De Timoteo Briet con la colaboración de Enrique Scalabroni y Nacho Suárez.

Introducción

En este artículo, pretendemos conocer qué zonas de un Fórmula 1 son susceptibles de mejorar; no se trata, por tanto, de mejorar el coche completo, sino en principio, de mejorar zona a zona; para ello, analizaremos las fuerzas que se producen en cada parte del coche.

Estas fuerzas, básicamente son 2:

  • Downforce o fuerza aerodinámica descendente (la ascendente se suele denominar “lift”).
  • Drag o fuerza aerodinámica de arrastre en sentido longitudinal.

Una de las cosas que debemos tener claras a la hora de optimizar un vehículo cualquiera, es saber que una baja presión no indica necesariamente una producción de downforce, o lo que es lo mismo: una alta presión no indica que se esté produciendo una gran resistencia aerodinámica; dependiendo la orientación de una superficie, tenga baja o alta presión, puede producir downforce, lift o más o menos drag.

Analicemos las diferentes partes en que hemos dividido nuestro F1; aquí algunas imágenes generales del coche a estudiar.

Para determinar las zonas que producen drag y downforce se representan, mediante colores, los coeficientes Cpx y CpZ, respectivamente. Cpx indica el coeficiente de drag de una zona determinada; es un valor que puede ser positivo o negativo; en este caso, cuanto más positivo es, mayor drag producirá esa zona: el color rojo indica alta drag y el color azul indica baja drag. Cpz indica el coeficiente de downforce de una zona determinada; es un valor que puede ser positivo o negativo; en este caso, si es positivo indica una fuerza ascensional o lift (lo contrario de downforce); si es negativo, indica la generación de downforce; el color azul indica generación de downforce, mientras en color rojo indica producción de lift.

Por otra parte, hay que decir también que las barras de colores y sus límites están definidos para comparar subzonas dentro de zonas, no para cuantificar la downforce o drag de cada una de las zonas estudiadas.

Alerón delantero

En la siguiente imagen vemos que el tercer flap, es el que produce más resistencia aero; el resto de flaps también producen, pero en menor cantidad; las zonas azules, casi mayoritarias, no producen drag:

En la zona inferior del Alerón delantero, podemos apreciar algo muy importante y nada intuitivo que seguro desafía mucho conocimiento sobre aero que creamos tener: la parte inferior de los flaps, producen mucha drag; las zonas con color azul y similares, apenas producen drag:

En la siguiente imagen sobre CPz, todas las zonas producen downforce, pero no hay ninguna que produzca mucha carga; estamos hablando de colores amarillos y verdes, indicando la leve producción de downforce:

En cambio, en la parte inferior del alerón delantero, sí podemos ver zonas de mucha generación de downforce; prácticamente toda la parte inferior produce mucha carga, mientras que el resto, si bien también produce, lo hace de una forma más atenuada:

Alerón trasero

Esta pieza es más simple aerodinámicamente hablando que el alerón delantero. Las zonas de generación de resistencia aerodinámica se circunscriben estrictamente a la pieza superior del alerón trasero; tanto la parte de arriba como la de abajo, generan mucha resistencia; se ve claramente que el color rojo se centra en dicha parte; las otras zonas en la parte de arriba, en amarillo, también produce drag pero en menor medida; las pantallas laterales, en violeta o azul oscuro, no producen prácticamente nada de drag:

Se ve claramente, que la parte superior del alerón trasero, produce downforce, pero en mucha menor medida que la parte inferior; esto, en ocasiones y a mucha gente, le produce un poco de rareza, ya que el aire impacta bruscamente por la parte superior del alerón trasero, pensando por tanto, que dicha parte, generará más carga que la parte inferior; pero no es así en absoluto; y de hecho, como se puede apreciar, hay gran diferencia entre ambas partes. Es verdad también que, en la parte inferior, el primer alerón es el que más carga produce:

Suelo

En cuanto a drag, se aprecia perfectamente que la zona inicial del difusor es la que más resistencia aerodinámica produce; el resto del difusor también produce drag, pero en mucha menor medida. Siempre se ha dicho, que la generación de carga por parte del Efecto Suelo, es una generación “gratuita”, por cuanto no produce (o apenas nada) drag; podemos ver esto claramente en el color violeta o azul oscuro oscuro de todo el suelo y parte trasera del difusor:

En relación a la downforce, las zonas que más carga producen son la parte frontal de la bandeja y del suelo (debajo de los pontones), así como la parte inicial del difusor; también se aprecia una zona roja en el suelo, que indica la no generación de downforce; ello es debido a que las ruedas traseras se hallan justamente detrás, haciendo de pantalla, produciendo alta presión en dicha zona del suelo y por tanto, no produciendo downforce:

Neumáticos

Claramente se observa que la parte frontal de las ruedas, es la que más drag produce, cosa lógica:

También es muy curioso ver que la parte trasera de las ruedas, producen mucha menos drag que la parte frontal; más curioso: la zona trasera de las ruedas frontales, generan mucha menos drag que las traseras:

Las zonas que generan carga, se concentran en la parte inferior, cerca de las huellas; son zonas muy pequeñas, no obstante. Se puede apreciar (vista de la parte frontal de las ruedas), una pequeña zona anaranjada, que índice también una pequeña zona de generación de downforce. En la vista trasera de las ruedas (en la segunda imagen), se encuentra también esa zona azul localizada cerca de las huellas:

Llantas y sistema frontal de refrigeración de frenos

Podemos ver la generación de drag por parte de la llanta trasera y del sistema de refrigeración de los frenos delanteros:

En las llantas, hay pequeñas zonas que producen downforce, al igual que en el sistema de refrigeración de los frenos delanteros; todas ellas se concentran en la parte superior:

Carrocería

Las zonas generadoras de drag, se sitúan en las zonas marcadas en rojo:

Es una magnífica forma de localizar estas zonas, con el fin de optimizarlas; en este caso, intentar reducir su resistencia.

En cuanto a la generación de carga:

Podemos ya por nosotros mismos, hacernos una idea de las zonas donde se produce carga aerodinámica, sin más que observar la barra de colores y compararlo con las 2 imágenes anteriores; notar por ejemplo entre otras muchas cosas, que hay zonas que producen carga pero también drag. Notar también que en el interior de los pontones, hay una zona en la parte inicial, donde se produce downforce:

  • Recordar, que además de representar y localizar por tanto, las zonas con generación de carga y de drag, también es posible localizar y cuantificar, las zonas con determinada eficiencia (downforce/drag).

Casco

Por último, hay que decir que este tipo de análisis también se puede aplicar, lógicamente, a elementos pequeños; en este caso: el casco del piloto.

En cuanto a la generación de drag, sólo hay una zona pequeña, en la parte frontal, donde se genera drag; notar algo importante: las zonas marcadas en azul, amarillo y verde, generan drag

En cuanto a la generación de drag, sólo hay una zona pequeña, en la parte frontal, donde se genera drag; notar algo importante: las zonas marcadas en azul, amarillo y verde, generan drag “al revés”; es decir: el casco es succionado hacia adelante; es verdad que están en el límite de generación de drag hacia adelante:

En relación a la generación de downforce, las zonas azules, son generadoras de downforce, mientras que las zonas en rojo, generan lift, es decir, fuerza hacia arriba:

Nota importante: para calcular estos coeficientes, basta con calcular los coeficientes depresión en cada superficie y multiplicarlos por la proyección del área (horizontalmente si es el coeficiente de drag y verticalmente si es el coeficiente de downforce).

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Estudiante del Curso Online, colaborador en este artículo: Ramiro Guerra (ramiroleaguerra@gmail.com).