04 enero 2008

Aerodinamica

Un coche moderno de Fórmula 1 es muy parecido a un caza y al mismo tiempo, a un coche de calle. La aerodinámica se ha convertido en la fórmula principal en este deporte donde las escuderías gastan millones de dolares en innovar y mejorar sus coches cada año.

El diseño aerodinámico se fundamente en dos conceptos básicos: la creación de efecto suelo (denominado downforce), que ayuda a que las ruedas del coche se peguen al suelo incrementando la velocidad al paso por las curvas, y la eliminación de la carga aerodinámica (resistencia al viento) que supone la generación de turbulencias haciendo que el coche sea más lento.

La mayor parte de los equipos comenzaron a experimentar con los ahora familiares alerones a finales de la década de los 60'. Los alerones de los coches de carrera funcionan bajo los mismos principios que los alerones de los aviones solo que de forma inversa. El flujo del aire que rodea las dos caras de un aleron presenta diferentes velocidades, lo que crea una presión diferente en cada uno de los lados, es un principio físico conocido como el Principio de Bernoulli. Como esta presión tiende a igualarse, el aleron trata de desplazarse en la dirección de la presión más baja. Los aviones usan sus alerones para poder elevarse, mientras que los coches lo usan para todo lo contrario, pegarse más al suelo. Un monoplaza moderno es capaz de generar una fuerza "g" de 3.5 en los pasos por curva (esto es tres veces y media su propio peso) gracias a la downforce. Pero tanta downforce era un problema a la hora de lanzarse a toda velocidad en las rectas.

Pronto comenzó a experimentarse con alerones móviles que modificaban su posición dependiendo de la velocidad del monoplaza, incrementando el downforce a bajas velocidades, favoreciendo los pasos por curva, y haciendo lo contrario a altas velocidades, mejorando el rendimiento en las largas rectas. Esto provocó espectaculares accidentes, y en 1970 se decidió regular con normas estrictas la posición y tamaños de estos alerones. Estas reglas se siguen manteniendo vigentes hoy en día.

A mediados de los 70' el efecto suelo fué descubierto. Los ingenieros de Lotus dedujeron que todo el coche al completo podía comportarse como un gigantesco alerón que les ayudaría a ganar adherencia al suelo, downforce. El último ejemplo de esta teoría es el Brabham BT46B, diseñado por Gordon Murray, que usaba un ventilador que ayudaba a extraer el aire que circulaba por la parte inferior del coche, consiguiendo con ello una tremenda downforce. Tras algunas protestas por parte de los otros equipos, el coche solo tomó parte en una única carrera. Posteriormente las normativas fueron modificadas con el fin de limitar el uso de los beneficios que otorgaba el efecto suelo, prohibiendo especialmente los faldones.

A pesar de la aparición de los túneles de viento y la gran potencia de las computadoras actuales utilizadas por los departamentos de aerodinámica de la mayoría de los equipos, los principios fundamentales de la aerodinámica de Fórmula 1 continúan siendo los mismos: crear la mayor cantidad de fuerza descendente (dowforce) con la cantidad mínima de arrastre (carga aerodinámica o resistencia al viento). Alerones delanteros y traseros están equipados con diferentes perfiles en función de los requisitos de un determinado circuito. En circuitos como Mónaco se requieren perfiles muy agresivos podemos ver como la mayoría de los coches montan alerones dobles para conseguirlo (dos es el máximo permitido). Por contra, en circuitos de alta velocidad como Monza es fácil ver como los coches son despojados de la mayor cantidad posible de alerones, para reducir la resitencia y aumentar la velocidad en las largas rectas.

En un coche de Fórmula Uno moderno cada superficie es susceptible de arañar centésimas, incluso el casco del conductor tiene sus efectos aerodinámicos. El aire arremolinado, donde la corriente se separa del objeto (en este caso el monoplaza), crea una zona de turbulencia que es la responsable de crear la resistencia que frena el coche. De hecho, en los coches actuales, se ha hecho tanto incapié en la reducción de la resistencia al viento como en conseguir downforce, desde las aletas verticales instaladas a los lados de los alerones para evitar la formación de vórtices como en las placas verticales montadas en la parte de atrás de los coches, que ayudan a igualar la presión del aire que fluye más rápido por la parte baja del coche, que de otro modo crearía un poco de presión 'globo' empujando el tren delantero del coche hacia arriba. Además, los diseñadores no pueden pasar por alto la necesidad de dotar al coche de un buen suministro de flujo de aire interno necesario para disipar la gran cantidad de calor producido por un motor moderno de Fórmula 1.

Recientemente la mayoría de los equipos de Fórmula Uno han estado tratando de imitar el diseño de 'estrecha cintura' de Ferrari, donde la parte trasera del coche, se hace lo más estrecha y baja posible. Esto reduce la fricción y maximiza la cantidad de aire disponible para el alerón posterior. El bajo de los coches cada vez más ajustado a los lados de los vehículos también contribuye a la formación de la corriente del aire y reducir al mínimo la cantidad de turbulencias.

La revisado de los reglamentos introducidos en 2005 obligó a la aerodinamistas a ser aún más ingeniosos. En un intento de reducir velocidades, la FIA robó a los coches de un fragmento de downforce obligando a elevar el alerón delantero, y llevar el alerón trasero más delante y modificar el perfil de difusor trasero. Los diseñadores rápidamente resolvieron gran parte de la pérdida de velocidad, con una variedad de intrincadas y novedosas soluciones, como los 'cuernos' vistas por primera vez en el McLaren MP4-20.