Técnica: Los últimos avances antes de Monza

Con la adopción de los neumáticos Pirelli estos han necesitado de mucho cuidado en el manejo de la degradación. Esta caída abrupta en el rendimiento que sucede cuando los neumáticos salen de la ventana térmica de funcionamiento y esto puede cuando se ponen demasiado calientes o demasiado fríos.

McLaren ha estado activo en la comprensión de este problema y en el último año han desarrollado un método innovador para controlar la temperatura de los neumáticos a través de su relación con la temperatura de los frenos. Ha salido a la luz en las últimas carreras que McLaren ha desarrollado un conducto de frenos regulable que impacta en la temperatura de los neumáticos pudiendo hacer que esta cambie.




Este último efecto es posible por la irradiación del calor desde los discos de freno al rojo vivo a través de la rueda y el neumático.





Este sistema ha sido utilizado durante varias carreras y cada piloto parece tener preferencia a la hora de usarlo. y ha sido especialmente útil cuando los neumáticos caen por debajo del rango de la temperatura de funcionamiento y sus niveles de agarre descienden drásticamente.





La temperatura de los disco de freno de carbono que se puede alcanzar un máximo de más de 1000°C. Los discos tienen un diámetro de 278mm dentro de una rueda de apenas 305 mm lo que significa que hay poco espacio entre los dos y el calor pasa inevitablemente desde el disco a la rueda de aleación de magnesio.
Hasta este año se trataba de evitar o reducir la conducción calórica hacia el neumático, pero McLaren ha encontrado una manera de aprovechar esto.





Al alterar el flujo de aire caliente procedente de la periferia del disco de freno, la cantidad de calor emanada pasa a la rueda y al neumático puede ser regulada. Los equipos pueden sintonizar la refrigeración de los frenos con diferentes entradas de aire pero éstas permanecen fijas a partir de clasificación (exceptuando carreras con lluvia).
Si el equipo desea modificar la refrigeración de los frenos y por lo tanto la temperatura de los neumáticos durante la carrera normalmente no hay ningún modo de hacerlo sin embargo McLaren ha instalado una persiana ajustable en los conductos de los frenos traseros.
Un mecánico puede ajustarlo en los boxes para regular la temperatura de los frenos y los neumáticos adaptándola a las condiciones ambientales.
Dependiendo de la parte reglamentaria de Parque Cerrado, esto también podría hacerse en la grilla misma como una de las zonas permitidas para cambiar la regulación de la refrigeración de los frenos.


En esta foto de alta definición se ve al mecánico ajustando en carrera la aleta de refrigeración de los frenos traseros




McLaren ha modificado su diseño de la refrigeración de los frenos y es diferente al de la mayoría de los otros equipos. En los típicamente redondos conductos de refrigeración en los tambores de freno el flujo de aire refrigerante pasa a través de la cara externa del conducto para salir entre los radios de la rueda.
Los discos de freno de McLaren se ventilan con las aberturas de la parte exterior del tambor con su cara exterior cerrado desde el disco. Así es que todo el flujo de freno calentado sale y pasa entre el conducto y la rueda antes de salir a través de unos orificios especiales.





Para evacuar este flujo la disposición de los radios de la rueda de los McLaren ha sido alterada. La llanta Enkei dispone de 29 perforaciones extras por fuera de los radios convencionales.
El flujo de aire de los frenos pasa por estas perforaciones y poco a través de los diez agujeros entre los radios. Con esta configuración el flujo de los frenos tiene mucho más contacto con la llanta e incluso con los radios mismos lográndose así una mayor superficie para absorber el calor irradiado.




Normalmente la refrigeración de los frenos se ajusta en la entrada con una humilde cinta adhesiva cubriendo la toma de aire o se cambia por una entrada de tamaño diferente. Con el sistema de McLaren la toma de aire de entrada sigue siendo la misma y el enfriamiento de los frenos está sintonizado por un ajustador roscado (amarillo en los siguientes esquemas) que mueve una solapa para abrir o cerrar las aberturas en el tambor de freno.
Esto es análogo a la refrigeración de los motores, la entrada tiende a permanecer del mismo tamaño y la salida está sintonizado para una refrigeración óptima. Un conducto más grande crea una resistencia adicional, por lo que la solapa ajustable en el tambor está dentro de un rango bastante pequeño.


Cuando la aleta cierra la abertura, el calor es retenido dentro del conducto manteniendo calientes a los frenos, a la vez que permanecen más fríos los neumáticos.






A la inversa pasa al abrirse la solapa exponiendo más área de salida del conducto, los frenos se calientan y más calor pasa hacia el neumático.









El ingresar a los boxes a cambiar neumáticos y el uso del KERS altera el balance de los frenos traseros y frecuentemente han sido propensos al sobrecalentamiento. Este sistema tiene el beneficio más probable en el efecto del uso de la regulación de la temperatura de los frenos sobre los neumáticos.
A medida que el calor pasa a través del freno las perforaciones en la rueda más pequeñas otorgan un área superficial mayor que los más usuales 8-10 radios, lo que permite la transferencia de más calor hacia la rueda. será de utilidad cuando el piloto esté luchando por la temperatura de sus neumáticos. Lo contrario es la reducción de la transferencia de calor en la rueda para reducir la temperatura de los neumáticos cuando el piloto esté luchando contra la degradación relacionada con el calor.

De los que los otros equipos sean capaces, con su rueda actual para alterar la temperatura del neumático a través de calor irradiado por los frenos de seguro será una modificación fácil de hacer en sus coches imitando a este invento.
Sin embargo, muchos ingenieros de la categoría sugieren que encuentran muy poco efecto en la incidencia de la temperatura de los frenos pueda alterar la de los neumáticos, por lo que la solución es poco atractiva para ellos.
Por lo tanto, no está claro si esto es algo que deben tener todos los equipos o buscarán otro tipo de soluciones capaces de regular la temperatura de los neumáticos con medios más convencionales. Hasta ahora no se ha visto ningún otro equipo llevar a cabo este tipo de conductos en los frenos.
Aunque casi nunca una solución aplicada en un auto que no gana es imitada y hasta ahoa los McLaren han tenido actuaciones algo irregulares







En el GP de Gran Bretaña uno de los cambios mecánicos que McLaren han traído ha sido la capacidad de ajuste de los frenos delanteros .

El conducto del freno delantero parece utilizar el mismo mecanismo que la parte trasera. Una aleta se abre para descubrir el disco de freno, esto permite que más calor pueda pasar hacia afuera del tambor de freno. Para lograr esto, un pequeño ajustador telescópico está montado en el exterior del tambor para mover la aleta.





Las imágenes tomadas durante las sesiones de entrenamientos libres del viernes también mostró el mismo mecanismo ensamblado en el conducto. Estas imágenes muestran el mecanismo tiene una línea de fluido hidráulico y una boquilla de purga, facilitando la comprobación de que el mecanismo es hidráulico.
Las aletas de los conductos se regulan de forma centralizada desde un dispositivo de ajuste, cerca de la tapa del depósito de combustible.

Se suponía con anterioridad que era operado por un sistema de cable pero utilizando la hidráulica el que el embalaje del sistema es mucho más fácil, ya que no es necesario desmontarlo ante un problema sino que basta un cable Bowden para remover cualquier obstrucción.

También es probable que este sea un circuito hidráulico independiente en lugar de ser parte del sistema de alta presión del sistema electro-hidráulico o de los circuitos de freno de freno del coche.
El uso de la hidráulica a través de un cable es un asunto legal siempre y cuando el sistema funcione con el coche detenido y entonces el mecanismo de ajuste no es un problema.





Ahora teniendo una regulación delantera y trasera para la refrigeración de los frenos, McLaren será capaz de reaccionar a los problemas de temperatura de los frenos sin temor a los sobrecalentamientos y también morigerar la temperatura de los neumáticos delanteros o traseros permitiendo un mejor equilibrio en la carrera.








A diferencia de las últimas temporadas, McLaren ha tenido un coche rápido de este año. Tener esta ventaja en velocidad ha supuesto que su desarrollo durante la temporada no ha sido tan evidente como en años anteriores.
El detalle del trabajo alrededor de la nariz y el spoiler ha sido un área de desarrollo, mientras que los pontones desde Melbourne han sido en gran medida el mismo conjunto utilizados desde principios de las pruebas invernales. La mitad del paquete de actualización se introdujo después del GP de Gran Bretaña y la segunda parte con los nuevos pontones se ha llevado a Alemania.





McLaren podría ser criticado por modificación la nariz en el MP4-27 pero un área en la que claramente han acertado es el pontón y los escapes. Todos los demás equipos han pasado por muchas iteraciones diferentes e incluso diferentes filosofías respecto a los gases de escape que se derraman en el sector posterior de los pontones, McLaren por el contrario, encontró una de las soluciones más simples y eficaces desde el principio. Sus pontones barren hacia abajo desde la parte delantera sobre un carenado abultado con el tubo de escape que sale hacia los lados. La salida del escape a través de un canal profundo en un conducto alineado con el flujo descendente sobre el pontón y también tiene la parte inferior curvada para que el penacho del escape se le adhiera.



Esta interacción produce un efecto Coanda que conduce a los gases de escape a soplar de manera eficiente hacia el borde de los difusores. A diferencia de la solución de Red Bull, el flujo de escape encuentra su propio camino hacia el difusor y esto hace que el flujo sea un poco menos predecible pero no permite que el flujo de aire lateral alcance el difusor.
La entalladura del lateral del pontón canaliza el aire que pasa por debajo de la nariz y alrededor del divisor llegue a los pontones con suavidad y que pase por debajo del carenado de los escape para permitir el cruce de flujos en lugar de un túnel complicado como el del RB8


Budapest





Spa Francorchamps

El equipo presenta una novedad al desarrollar el winglet o aleta guía lateral, que suele ser vertical, de tal manera que se convierte en una aleta horizontal en el borde de ataque superior del pontón con fines de acelerar y, má que nada, ordenar el flujo que pasa por allí para dirigirlo hacia la zona de los escapes.





Varios periodistas destacaron el "invento" que no es tal ya que a principios de año Sauber diseñó este "slat" como se ve abajo



Alerones

En la clasificación del GP de Bélgica hubo una disputa interna al elegirse mal el alerón para el auto de Hamilton que se vio perjudicado al tener un alerón que le quitaba 6 décimas por vuelta. He aquí las diferencias entre ambos.






Comparación:
(abrir en pestaña aparte para ver en detalle)

Button con el nuevo alerón


Hamilton con el modelo anterior


Monza








El McLaren MP4/27 lucía un nuevo spoiler en el pasado Gran Premio Europeo en donde el plano principal y las cascadas eran todos nuevos, pero era la forma en que el ala estaba montada en los pilones del cono de la nariz lo que ha llamado la atención.
A partir de las imágenes de televisión de a bordo el ala se puede ver que al parecer y progresivamente se separa de su soporte. Este movimiento se produce y es probable que provoque preguntas sobre su probable aerodinámica flexible, a pesar de estar claro que el McLaren fue aprobado como legal por los controles de la FIA.



Típicamente, la construcción de esta área es relativamente simple. La sección central del spoiler tiene una placa de metal unido a los pilones, por donde discurren los espárragos roscados. Estos espárragos pasan dentro de los agujeros correspondientes en los pilones y luego se sujetan con tuercas. Esto hace que el conjunto esté rígido, sin libertad de movimiento..
Los equipos encajan una cuña espaciadora en el hueco para garantizar que el ala se asiente a la altura estática correcta de manejo. Casi todos los equipos sigue este diseño básico.




Sin embargo a partir de las imágenes de a bordo, parece que el spoiler del McLaren estuviera abisagrado a los pilones permitiendo que el ala gire hacia atrás ligeramente que se puede ver una diferencia gradual en la apertura a toda velocidad hacia la parte posterior de la unión entre el centro del spoiler y los pilones (en la animación). Luego, cuando el coche desacelera, la brecha se cierra de nuevo totalmente. Se ha visto dos videos de a bordo en ambos coches durante la carrera y ambos parecen comportarse de manera similar.




Esto tendría el efecto de aplanar el ángulo de ataque de las superficies alares frente a la velocidad con una disminución apreciable de la carga aerodinámica. Dependiendo de la forma del difusor la carga aerodinámica en velocidad tendría el efecto de un subviraje inducido, probablemente con el fin de hacer que el coche más equilibrado y estable para el manejo a alta velocidad.




La práctica del aplanamiento en las aletas delanteras ya se ha visto antes, históricamente no ha sido raro ver a los flaps del spoiler aplanarse a toda velocidad, ya que el flap está sujeto a una gran carga aerodinámica.
Al lograr un mejor equilibrio aerodinámico a alta velocidad se consigue una efecto diferente al de los Red Bull, que parecen inclinar el alerón delantero en una forma sin diedro a gran velocidad, lo que crea una mayor carga aerodinámica en vez de disminuirla.

Así es que los de Red Bull están buscando un mayor rendimiento, en lugar de gestionar un mayor equilibrio en los coches.
De comprobarse esa "flexibilidad" se estaría ante una violación del articulado de la normativa vigente que establece que:
- debe cumplir con las normas relativas a la carrocería;
- debe fijarse de forma rígida a la parte totalmente suspendida del vehículo (fijado de manera rígida significa no tener ningún grado de libertad);
- debe permanecer inmóvil en relación a la parte suspendida del vehículo.
























































































Desarrollo de los pontones



Marussia no ha introducido grandes mejoras hasta ahora en esta temporada. El desarrollo sigue siendo sólo pequeñas iteraciones de diseño del spoiler. Para el equipo de Silverstone, han producido lo que el director del equipo John Booth llama "nuestro primera buena actualización generada en el túnel de viento".con referencia del nuevo equipo técnico desde el desarrollo del coche mediante el uso de la CFD. Booth también identificó las mejoras que consisten en "un nuevo alerón, escapes, suelo y pontones laterales".











Este paquete de actualización fue instalado en el coche para la nefasta prueba en Duxford donde se accidentó María de Villota. Desde Silverstone el coche ha corrido con los tubos de escape con una posición superior, saliendo a través de la suspensión trasera en un pontón influenciado por el diseño de Sauber de principios de temporada.
Los tubos de escape se han movido hacia el borde exterior del pontón y la salida hace un pequeño barrido hacia abajo del conducto. La forma del pontón forma una rampa para que el penacho de los escapes siga hacia el inicio del difusor. Esta configuración ha funcionado bien para Sauber anteriormente en lo que va del año, luego siguió el camino McLaren, con un escape que sale a través de un carenado abultado en los lados del coche.






El tener un efecto de soplado sobre el difusor significa que Marussia debe ser capaz de extraer más carga aerodinámica del coche. Tanto desde el flujo que pasa a través del difusor y con el efecto de sellado de la salida de los escapes deben permitir una mayor funcionalidad del difusor. Este desarrollo era necesario desde hace mucho tiempo en la lucha con Caterham que se está haciendo más difícil ya que estos han introducido también un difusor soplado por el escape desde Silverstone.




Durante las tres últimas carreras  Lotus ha tenido un «dispositivo de reducción del arrastre " un prototipo instalado sobre el alerón de sus coches. Se trata de un sistema de conductos que  no está vinculado a la DRS normal que mueve el flap del alerón. 
Misteriosamente descrito por Lotus como el "prototipo", la mayoría de la gente en el paddock siguen llamándolo DDRS (Doble DRS), ya que aunque no es parte del DRS, su objetivo es reducir la arrastre o fricción en las rectas a altas velocidades  . 
El  dispositivo de Lotus puede ser reconocido por dos entradas a ambos lados de la toma de aire del motor y por los conductos que salen de la cubierta del motor entre la parte superior e inferior del perfila alar trasero. 





Esto fue probado por primera vez en los entrenamientos libres del viernes en Hungría y otra vez en Alemania, aunque sólo en el coche de Raikkonen. Para el Gran Premio de Bélgica, el sistema se ha aplicado a los dos coches, pero la sesión del viernes pasadas por agua significó que el equipo decidió no utilizar el dispositivo en la clasificación o en la carrera.



El dispositivo se dio a conocer a partir de la solicitud de Lotus para una aclaración sobre el DDRS de Mercedes, que está vinculado con el DRS para detener el efecto del spoiler. Este sistema es controversial pues se basa en un sistema conmutable con el sistema de reducción de arrastre, para muchos similar al que se prohibió en 2010 , el FDuct.
 El sistema de Mercedes ha eludido estas reglas al tener las ranuras de estancamiento en el spoiler y no en el alerón y el interruptor del sistema está en relación con la apertura del DRS (que es un dispositivo aerodinámico movible permitido ). Cuando en Bahrein la FIA dio cabida para otros sistemas  de reducción de arrastre, ya sea vinculado al DRS o no, Lotus anunció que se aprovecharía de la aclaración y que desarrollaría su propio dispositivo. Y lo hizo.





A diferencia de Mercedes, cuyo sistema actúa sobre el spoiler para equilibrar la aerodinámica y se acciona cuando el DRS se utiliza en la clasificación (y en la carrera), el sistema Lotus es pasivo y no está vinculada a un interruptor externo.
 El sistema utiliza la velocidad creciente para enviar un mayor flujo hacia unas ranuras debajo del cuerpo central del alerón para detener el flujo laminar del aire y así reducir la resistencia (y la carga aerodinámica). Tener un sistema pasivo significa que el dispositivo de Lotus se puede utilizar para disminuir el arrastre  por encima de una determinada velocidad en cada vuelta, es decir, una pequeña ventaja entre 5-8 km/h sobre la velocidad punta en rectas y curvas rápidas. 
Dado que el sistema está en sintonía con la velocidad aerodinámica, el ala se puede  diseñar para quitar el efecto sustentante a velocidades lo suficientemente altas como para permitir el uso en curvas rápidas que permitan un alerón descargado. A estas velocidades el difusor proporciona suficiente carga aerodinámica para esas curvas y en el alerón trasero no es necesario para la carga aerodinámica por lo que el coche gira a mayor velocidad con seguridad. Normalmente los equipos calculan que esa reducción se produzca a una velocidad de más de 250 kmh.

Construcción



El sistema está formado por dos entradas de alimentación a ambos lados del conducto central en la barra antivuelco que desembocan en un conducto central y una derivación para soplar la base del plano principal del alerón trasero. 



Las entradas son claramente visibles y están ligeramente retrasadas de la boca de admisión de la caja de aire del motor y son reminiscencias de la toma del F-Duct del Renault 2010 y están unidos a la estructura de arco antivuelco, por lo que incluso cuando el coche está en marcha sin el dispositivo permanecen en su lugar. Estas entradas forman los conductos que pasan por encima del snorkel de la caja de aire fusionados en un solo conducto. De hecho, las imágenes de Spa mostraron que parte de este conducto está unido a la caja de aire adonde se atornilla el resto del conducto que va hacia atrás.



Aquí es donde la complejidad del conducto central está oculto; como se puede ver el conducto se divide de nuevo en dos por encima de la caja de aire, con una salida por encima de la otra. Las salidas están formadas por bridas metálicas mecanizadas, para asegurar que la conexión con el conducto posterior sea hermética. Una curiosidad es que estas dos salidas están escalonadas en el perfil de los conductos, esto puede ser crucial para el flujo de aire hacia que circula entre estos dos puntos a velocidades diferentes.
 Cómo estas dos salidas se vinculan entonces al conducto final que sale sobre la viga de soporte del alerón y con el "LDuct" que va hasta el alerón están aún por verse. Así que sólo podemos especular cómo se desvía el el flujo en esa zona. 



Con la salida del conducto central que sopla sobre el ala de la viga es posible que el efecto del dispositivo cuando no se usa para quitar resistencia es ayudar al flujo de aire que pasa por el centro del coche, para crear carga aerodinámica. Aunque esto sería una forma ineficiente de crearla, es probablemente una manera para que el sistema contribuya a mejorar el  tiempo de vuelta cuando el alerón no se ha intervenido. 
El conducto en "L" tiene una  sección transversal mucho más pequeña que el conducto central,y ofrece una mayor resistencia al flujo de aire, muy probablemente para alentar al flujo de aire a bajas velocidades para que pase hacia la salida inferior en lugar de dirigirse hacia arriba.
El conducto en "L" tiene esa forma y no otra debido a que cualquier prolongación de la carrocería está prohibida, ya no se pueden utilizar aquellas aletas de tiburón en las que se colocaban los FDuct.










¿Cómo funciona?

Hay dos efectos aerodinámicos que se utilizan con este dispositivo, el método para «cambiar» el efecto de soplado por encima de ciertas velocidades y el efecto de paralizar la acción deportante del alerón trasero.





El efecto 'cambio' que es pasivo, sin partes móviles o interacción externa. Es evidente que hay algo inteligente pasando entre la canalización de las entradas de aire junto a la toma central y las dos salidas en la cola del conducto central y hacia el conducto en  "L" o "LDuct. 
Se sospecha que estos están relacionados con las dos salidas con bridas en el tramo del conducto cuando está unido a la caja de aire del motor. No está claro aún si este conducto está de alguna manera relacionado con la cámara de aire que alimenta al  motor  y las presiones creadas en su interior o la otra sospecha es que habría un interruptor líquido completamente pasivo que  puede ser utilizado, sin la interferencia de las presiones habidas dentro de la caja de aire del motor. 
A velocidades bajas, el flujo que pasa permanecería unido a la superficie de los conductos para dirigir el flujo a través de una de las salidas de la brida y hacia la salida del conducto central.




Entonces, cuando la velocidad aumenta el flujo se separa de la superficie de los conductos para dirigir el flujo hacia la otra salida con brida y hacia el "LDuct". Un elemento que quizás esté ayudando en este proceso  sería la característica escalonada en el conducto por delante de las dos salidas. 
A mayor velocidad de paso del aire podría bloquear el flujo de aire e impedir que pase hacia la salida principal y aumente el flujo a través del "LDuct". 




Hasta ahora no se ha podido visualizar  el conducto restante por lo que esto es puramente especulativo, pero parece que el sistema es más complejo que un simple aumento de la presión de aire en el conducto para producir un descenso en el arrastre del alerón a mayores velocidades.



Entonces el efecto de la detención del efecto deportante del alerón es creado por dos pares de ranuras en la última sección de "LDuct"  que soplan hacia los lados produciendo un par de vórtices que convierten la corriente de aire laminar que pasa bajo el cuerpo central del alerón en flujo turbulento.
 Esto estancaría una gran parte de la corriente de aire que incide sobre el perfil alar reduciendo la carga aerodinámica y con ello la fricción inducida por el perfil altamente cargado. 
Se pudieron ver evidencia de este efecto de Hungría cuando una de las sesiones de práctica utilizaron pintura flúo y se marcaron el soplo de las ranuras en ambas caras del "LDuct"




Conclusión:

La ganancia del sistema es pequeña, pero todo lo que mejora la eficiencia aerodinámica será útil, si se permite una mayor velocidad máxima para un nivel de carga aerodinámica dado, o viceversa, un aumento en el nivel de carga aerodinámica para una alta velocidad dada. 
La ganancia es probable que no valga más de una décima por vuelta y estará limitada  en el uso solo para los circuitos rectas cortas y que  carecen de curvas rápidas. 
Un problema que enfrentan a la FIA y los otros equipos es que la solución del DDRS de Mercedes estará prohibido en el año 2013 con una nueva redacción para evitar el uso secundario de la abertura del DRS pero al ser pasivo, el sistema Lotus no emplea esta solución para detener el efecto del perfil alar. Como destacan en Lotus este sistema será legal para 2013, pero la FIA probablemente encontrará una redacción que también ponga fuera de la ley a este método de reducción de la resistencia.











En Bélgica el viernes por la mañana, Mercedes experimentó con una versión revisada de su doble sistema DRS, muy similar en principio a la que actualmente está siendo probado (pero que no corrió) por Lotus. Sólo Rosberg lo tuvo en su coche para la prueba y no estaba equipado con todas las piezas. La flecha roja indica que el tubo vertical aún no está conectado a la parte superior del ala. Se espera ver el diseño final del sistema en Monza.