F1 Básica: Introducción a la aerodinámica

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La aerodinámica es, por definición, la parte de la mecánica de fluidos que estudia, entre otras cosas, el comportamiento de los cuerpos que se mueven por el aire. Cuando se habla de aerodinámica en Fórmula 1, suele ser para referirse a los elementos diseñados específicamente para ganar rendimiento o variar el comportamiento del coche gracias a su interacción con el aire.

Los elementos aerodinámicos buscan incrementar la fuerza vertical en las ruedas, para que estas consigan más agarre, pero sin aumentar el peso del coche. Estamos hablando del alerón delantero, el alerón trasero, el fondo plano, los bargeboards y todos los elementos cuyo fin está relacionado con ello. 

Dos de los conceptos más utilizados son el downforce y el drag, que se podrían traducir como fuerza de sustentación y fuerza de arrastre. Para entender esto, lo mejor es ver una vista en sección de un elemento aerodinámico, como podría ser un alerón trasero de un único elemento, y ver las fuerzas que actúan sobre él. 

La fuerza que se genera, por la diferencia de presión entre la parte superior (alta presión) y la parte inferior (baja presión), no es completamente vertical y depende del diseño del perfil y de todas las condiciones que lo rodean. Se puede descomponer en una fuerza vertical (FV) el downforce, y en una horizontal el drag (FH), siendo la fuerza total (FA) la resultante de ambas. En nuestro caso, buscamos minimizar el tiempo por vuelta, obteniendo el máximo downforce y la resistencia mínima para ese downforce.

Como hemos mencionado ya anteriormente, los elementos aerodinámicos buscan aumentar la fuerza vertical en los neumáticos. Los factores que influyen en el valor de la fuerza aerodinámica de un elemento son: la velocidad a la que se mueve el fluido alrededor del coche, la densidad del mismo, los coeficientes de downforce y drag y el área sobre la que incide el aire. En un circuito de Fórmula 1, el único parámetro que varía significativamente es la velocidad, que además varía de forma cuadrática.

Eso significa, que el aumento de fuerza aerodinámica con respecto a la velocidad no es lineal, si no que cada vez crece más. Podríamos pensar, que de pasar a circular a 100 Km/h a 200 Km/h la fuerza aerodinámica sería el doble, pero la realidad es que aumenta cuatro veces más. Cuanto mayor sea la velocidad, más fuerza vertical verán las ruedas y por regla general, mayor paso por curva tendrá el monoplaza. Pero en contra, en recta el motor tendrá que vencer el drag generado, que aumenta de la misma manera, o lo que es lo mismo, cuanto más carga aerodinámica para un mismo motor, menos velocidad punta.

Para conseguir la mayor carga aerodinámica posible, minimizando el drag, los ingenieros dedican miles de horas realizando simulaciones en programas CFD (Computational Fluid Dynamics, en español dinámica de fluidos computacional) y trabajando en el túnel de viento. Es una rama muy compleja, y más en la Fórmula 1, donde es llevada al límite, ya que hay muchos elementos aerodinámicos que se influyen entre sí. La interacción entre los elementos se vuelve muy importante a la hora de tener un buen paquete aerodinámico. Además, dicho paquete aerodinámico cambia en casi cada Gran Premio, bien sea por evoluciones del equipo o por las características del trazado.

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