El obligatorio Piso con fondo plano
Invisible debajo del coche de un actual fórmula 1 está el piso y hoy por hoy es probablemente la pieza más importante desde el punto de vista aerodinámico. Estos pisos están hechos de fibra de carbono y moldeados como un único componente.
El propósito del piso está orientado a que el flujo de aire, que pasa por debajo del coche, fluya lo más rápido y ordenado posible y la velocidad con que lo hace crea una baja presión debajo del coche que lo adhiere a la superficie de la pista.
Los perfiles alares actuales son muy pequeños en relación a los utilizados en los años setenta por los revolucionarios Lotus 79 y sus copias mejoradas, Williams FW07, Ligier JS11, etc. Aquellos autos ala tenían pontones que abarcaban todo el espacio entre las ruedas delanteras y traseras haciendo que la gran baja presión creada quedaba sellada con los laterales en los que discurrían las famosas minifaldas que rozaban el suelo creando enormes cargas aerodinámicas.
Cuando aquellas alas más cerca del suelo estaban más carga aerodinámica creaban, este fenómeno aerodinámico se conoció como efecto suelo. A medida que avanzaba el tiempo y se perfeccionaban los componentes el efecto se hizo cada vez más eficiente y la creciente velocidad en las curvas hacían a los autos cada vez peligrosos hasta que se les prohibió a finales de 1982 obligando a los constructores a proveerlos con pisos de fondo plano dejando sólo la última sección con perfil curvo.
Desde entonces, la FIA han continuado su política de seguridad obligando a reducir el tamaño de esa sección a un techo de forma estrecha y baja con mucho menos potencial para la carga aerodinámica que aquellos viejos autos ala con el efecto de suelo completo.
Pero si pudiéramos poner un Williams FW 07, quizás el mejor F1 con efecto suelo de aquellos años, con un Toro Rosso STR6 en carrera con los mejores pilotos no tardaríamos más que tres o cuatro curvas en cualquier circuito en darnos cuenta de la enorme diferencia entre ambos, mensurable en decenas de segundos, y entonces ustedes se preguntarán por qué estos autos actuales son más veloces que aquellos autos alas...La respuesta es simple, el avance en toda la tecnología usada en estos 30 años es tan notable que basta un pequeñísimo difusor para hacer al coche más eficiente en pista que las dos enormes alas bajo los pontones y un gran difusor que ocupaba toda la salida tras el tren trasero usados por aquellos Williams.
Desde el chasis de fibra de carbono, que casi no flexiona en comparación a los de aluminio, hasta los neumáticos pasando por las exquisitas suspensiones, la flexibililidad y potencia de los motores y cajas y la capacidad de los frenos hacen la diferencia entre los dos autos del hipotético duelo. Y esto sin hablar del uso intensivo de la CFD, la dinámica de fluidos computarizada, ni los potentes softwares utilizados por los equipos actuales junto a un enorme caudal de data reunida en las pruebas y en los túneles de viento.
Aunque el piso es el componente principal que controla el flujo de aire por debajo del coche también sirve para varios fines diferentes. Hecho de fibra de carbono, a menudo con construcción tipo sándwich de nido de abeja en varias áreas, el piso es un componente estructural rígido.
Se atornilla a la parte inferior del monocasco, del motor y de la caja de cambios con un gran número de pernos. Su extracción es relativamente un trabajo rápido una vez que el coche está levantado sobre los soportes en los boxes.
En la zona en que se conforma el piso bajo los pontones se coloca toda la electrónica, los radiadores y sus conductos. A menudo, el piso tiene sensores y el cableado montado en él, unidos con conectores que necesitan ser desconectados antes de retirar el piso . También los largueros laterales de protección de impacto lateral que protegen la cabina del piloto puede ser fijados de forma permanente con el piso, de nuevo pueda atornillar al lado del coche cuando el piso está equipado para la integridad estructural.
Las reglas aerodinámicas introducidas y puestas en vigor como consecuencia del accidente mortal de Ayrton Senna de 1994 determinaron que el piso esté escalonado, con una línea baja a lo largo del centro del coche. Junto con estas reglas se estableció la definición de la parte inferior del coche para ser utilizado como un punto de referencia para todas las mediciones de la carrocería que habrán de adoptarse.
Ahora la parte más baja de la planta (sin tener en cuenta la tabla de madera) es el punto de referencia, esto se conoce como el plano de referencia.
Este plano bajo el coche debe tener entre 30 y 50 cm de ancho, comenzando desde detrás de las ruedas delanteras hasta alcanzar la línea del eje trasero. Esta superficie debe ser plana para no tener ningún beneficio aerodinámico. Por encima del plano de referencia está el piso principal del coche, es la parte que normalmente forma el piso de los pontones. Esta superficie debe estar 5 cm por encima del plano de referencia y que se conoce como el plano de paso. Esta superficie debe ser plana y es más corto que el plano de referencia, iniciando junto a la cabina del piloto y que se remonta a las líneas del eje trasero, con cortes permitidos para las ruedas traseras.
Por debajo del plano de referencia está la tabla de deslizamiento obligatorio, a menudo llamado tablón. Este también forma parte de las reglas posteriores establecidas tras el choque de Senna. Está destinada a evitar que el coche esté demasiado cerca del suelo para obtener una ventaja aerodinámica.
Es una plancha hecha comúnmente de madera de haya laminada pero al ser las reglas amplias sólo se especifica una densidad máxima y no se especifica el material a utilizar.
Contrariamente a la comprensión popular no es el desgaste de la plancha lo que se mide después de la carrera sino el desgaste de los bloques de deslizamiento de titanio que están ajustados en orificios específicos en el tablón. Si éstos se han desgastado demasiado, entonces el coche se juzga que es ilegal y quedará excluido de los resultados de la carrera.
Para asegurarse de evitar un desgaste inesperado que se convertiría en un problema para la carrera, los equipos disponen de sensores de temperatura en los bloques de deslizamiento, si el bloque se calienta demasiado manda una señal de que podría estar rozando la superficie de la pista.
En los últimos años ochenta cuando los diseñadores buscaron el adelgazamiento del habitáculo y la elevación de la nariz de los coches, era necesario crear una sección del piso debajo de la parte delantera del monocasco para satisfacer las normas de fondo plano. El primer divisor más obvio fue el Tyrrell 019 con la nariz completamente levantada, desde entonces el divisor ha estado más expuesto debido a que los equipos tratan de eliminar y así reducir la sección transversal del chasis para aumentar las prestaciones aerodinámicas.
El divisor básico está ahí para satisfacer las regulaciones de fondo plano con el fin de formar el plano de referencia hasta la línea imaginaria de los neumáticos delanteros. Aunque exigido por la normativa los equipos han logrado que el divisor cumpla también importantes funciones aerodinámicas, dirigiendo el aire que pasa por encima, debajo y a cada lado del coche. La moda más reciente es que el divisor quede tan expuesto como sea posible, con un par de aletas que flanquean sus bordes para facilitar el flujo de aire que pasa bajo el coche.
Los equipos tratan de que el coche adopte una actitud de la nariz inclinada hacia abajo con la parte horizontal que es la más cercana al suelo. Si el divisor pudiera doblarse hacia arriba se podría correr con el coche aún más bajo se tendría un spoiler más bajo y una altura mayor para el difusor y de esa manera se consigue crear más carga aerodinámica.
En los últimos años la FIA han aumentado la exigencia en las pruebas de desviación en el borde de ataque de los divisores para evitar que los equipos consigan esas flexiones.
Desde el cambio a los neumáticos Pirelli y las reglas de distribución de peso obligatorios, los equipos buscan colocar más peso sobre las ruedas delanteras por lo que prefieren prefieren fabricar el divisor como una parte separada del piso y se mecaniza con metales pesados.
Estos materiales actúan como lastre y consienten un mayor peso sobre las ruedas delanteras; este lastre montado en una posición tan baja es muy bueno para bajar el centro de gravedad de los coches. Tal es el peso de estos separadores que se necesitan dos mecánicos para extraerlo de su posición tratando con sumo cuidado que no se caiga sobre los pies de nadie.
Como se mencionó anteriormente el objetivo del piso principalmente es para gestionar el mejor flujo de aire que va hacia el difusor.
El difusor actual es nieto de los coches de efecto suelo de los setenta y los coches posteriores con fondo plano. Las reglas actuales sobre el difusor se remontan a la mayor reforma sobre la normativa aerodinámica que tuvo la Fórmula 1 en 2009 y a pesar de ello los difusores han evolucionado constantemente hasta llegar al doble difusor de ese año donde los equipos crearon un difusor de dos pisos como una manera de crear más carga aerodinámica y luego se llegó a los difusores soplados por los gases de escape. Ambos sistemas quedaron excluidos.
El difusor es la sección en rampa de la carrocería en la parte trasera del coche. Cuanto mayor sea el difusor, más potencial tiene para conseguir una mayor carga aerodinámica. Así es que las reglas restringen el tamaño y la posición del difusor.
A partir de la línea de eje trasero y hasta sólo 35 cm por detrás de él, el difusor actual también está limitado a la anchura máxima de 100 cm y 12,5 cm de altura máxima permitida. Así es que el potencial del difusor para crear carga aerodinámica ahora está muy limitado aunque todavía es un medio efectivo de conseguir carga aerodinámica en la parte trasera del coche con muy poca resistencia.
Esta baja resistencia que se crea hace que los diseñadores se centren en el difusor ya que proporciona una mayor carga aerodinámica para girar en las curvas sin frenar el coche en las rectas. Para aprovechar al máximo la eficiencia de los difusores, las piezas aerodinámicas del spoiler, los deflectores, y el borde anterior del piso moldeado están diseñados para alimentar exclusivamente la correcta circulación de aire que va hacia el difusor.
El mapeo del par motor o torque es probablemente el mapeo de referencia más importante de los que se utilizan en la puesta a punto de un auto de Fórmula 1. Es la huella digital de un motor y es de vital importancia para los ingenieros motoristas para ayudar a optimizar el rendimiento del motor en la pista.
De manera inusual para esta categoría en la que se retacea información para no dar ventajas el ingeniero de Renault Sports se explayó describiendo las funciones e importancia que tienen estas cuestiones.
"En su forma más simple, el mapa del par motor es un modelo teórico de lo que pasa en el motor. Se representa la salida del torque para una posición del acelerador y una velocidad dada. Sin embargo, en realidad, las diferencias son mucho más complejas y de gran alcance. A partir de este mapa, se puede conocer el par motor que se debe producir para cualquier velocidad o posición del acelerador ", dice el ingeniero David Lamb de la Renault Sport F1 . "A continuación se utiliza este mapa de referencia para asegurar que el motor se comporte como debería hacerlo en el circuito. Medimos el par efectivo del motor con un sensor en el coche, y cuando se superpone con el valor predicho por el mapeo del torque no debería notarse ninguna diferencia grande. Si se tiene una duda o un problema de maniobrabilidad, se verá con claridad porque el par medido no coincidirá con el par de referencia ".
El mapa del par no cambia mucho en el transcurso de un fin de semana, o entre carreras. "Bajo las nuevas regulaciones técnicas, emitidas entre el gran premio alemán y el húngaro realmente no se pueden cambiar los mapas en un fin de semana o entre las carreras. Es como una huella digital del motor. Habrá diferencias sutiles entre los equipos debido a sus respectivas cajas o cámaras de aire y la afinación de los tubos de escape, pero es poco lo que cambia en la forma del mapa. Antes de esta nueva directiva se podía cambiar el mapeo del torque libremente para adaptarse a las condiciones climáticas. Por ejemplo, los motores producen un torque casi un 10% menor en el circuito de San Pablo de lo que será este fin de semana en Corea debido a la mayor altitud de Interlagos. Al cambiar el mapeo del par motor adecuándolo a las condiciones reinantes la respuesta del motor será la misma para el piloto a lo largo de la temporada. Hoy en día tenemos que solicitar este cambio en el mapeo a la FIA, y justificar plenamente nuestras peticiones. "
Además de asegurar que el motor se comporte como debe, el mapeo también se utiliza para mejorar la maniobrabilidad del coche aliviando la tarea del conductor. "Cuando el piloto levanta el pedal, el motor puede seguir en cuatro cilindros o cortar totalmente, según el nivel de apoyo que él necesita", explica David. "Cuando el piloto levanta el pedal y hay un corte de encendido completo se hace necesario inyectar más combustible de lo habitual para 'mojar' el motor.
Inyectar poco o demasiado se tendrá un déficit en el torque que puede causar una vacilación y una pérdida de tiempo por vuelta. La demanda del par inicial generalmente se tendrá con sólo cuatro cilindros, ya que como se prefiere ahorrar un poco de combustible es mejor tener cuatro cilindros trabajando con potencia utilizando un acelerador más abierto que tener ocho con una potencia más bien débil con un acelerador relativamente cerrado.
"Cuando la demanda del par excede de la que se puede satisfacer con sólo cuatro cilindros, los cilindros restantes necesitan ser encendidos por los que éstos también requieren 'mojarse'. En este punto también hay que cerrar las válvulas de aceleración a una velocidad que coincida con la final de los otros cuatro que se deben activar, ¡ este es el truco! Si se hace bien el conductor no debe sentir nada durante la transición, sólo un cambio en el tono del motor. En todos los casos, el mapa del par se usa junto con otros parámetros para gobernar tanto los requisitos de abastecer la cantidad correcta de combustible como de controlar la posición del acelerador. "
El mapa de par motor se utiliza para una multitud de otros procesos, tales como el limitador de velocidad en los pits, limitador de revoluciones y el control de los cambio descendentes. "El mapa del par motor es sin duda una de las calibraciones más importantes de la SECU (Standard Electronic Control Unit) . Realmente es el punto de referencia. Cuando el piloto levanta el pedal, es el mapa de par motor quien decide, por lo mucho que nos cierran las válvulas reguladoras. Cuando vuelve la energía, es el mapa de par motor que estipula hasta qué punto se deben abrir. Todo funciona a partir de ese mapa. "
El secreto de Newey para aplastar a sus rivales
Mientras Lotus y Mercedes han estado experimentando desde hace algún tiempo con los dispositivos pasivos llamados"doble DRS 'pero se han demostrado de difícil puesta a punto en el equipo Red Bull han ideado un sistema muy ingenioso y sencillo para su RB8.
La nueva solución de Adrian Newey se cree que ya había sido introducida en Singapur, pero sólo se notó en este fin de semana en Suzuka,. El sistema es activado por el movimiento de la aleta o flap cuando el sistema DRS es operado y se ha descubierto gracias a la mayor superficie utilizada por la solapa que se encarga de sellar el agujero que, cuando se abre, el aire fluye a través de un conducto embutido en la placa de extremo hacia la viga de soporte del alerón, donde sopla en el espacio de 15 cm en la sección central del difusor, que está libre de limitaciones aerodinámicas.
El nuevo dispositivo se cree que ha ayudado a los RB8 a alcanzar velocidades superiores dándole un registro más rápido que el resto en la clasificación sin tener que reducir los niveles de carga aerodinámica en la otras partes del coche.
Aunque se sospecha que hay una segunda posibilidad en la forma en que ese aire sea purgado. Es posible que ese aire saldría por unas finas ranuras a lo largo del borde de salida de la viga de soporte del alerón
Sea cualquiera de las soluciones ese aire lograría desestabilizar el flujo reduciendo la resistencia al avance en las curvas veloces.
En las fotos es muy difícil de detectar las ranuras. Un premio para quien las detecte
En esta foto se ve con más claridad la solapa
En Suzuka los Red Bull fueron rápidos tanto en las curvas veloces como en línea recta
El control en la separación del flujo reduce considerablemente la resistencia
En esta foto se muestra que la viga de soporte es hueca y ampliada se ve la ranura
El uso intensivo de la fibra de carbono ayuda a enmascarar la existencia de las ranuras
Actualización del spoiler
Sauber ha sido un líder en la aerodinámica este año y el común de la gente no lo sabe al punto que el C30 se ha llevado muchos elogios de otros ingenieros de esta Fórmula 1.
Con las revisiones de su spoiler vistas este fin de semana en Japón, parece buen momento para ahondar un poco más en el complejo diseño de las superficies alares.
Su spoiler actual data del Gran Premio español y tiene varias características como ningún otro en la parrilla. En Suzuka se agregó un winglet añadido a las cascadas y hubo un pequeño cambio en la placa terminal principal
La aerodinámica actual del C30 es casi totalmente nueva desde el lanzamiento a principios de año. Con el diseño inicialmente dirigido por el ya emigrado director técnico James Key el coche está atendido por la sección Aerodinámica dirigida por Willem Toet, quien ha estado diseñando las actualizaciones que han aparecido desde el inicio de la temporada.
Lo que al principio parece ser un ala delantera de tres elementos pero por debajo y por detrás de los flaps y aletines hay un cuarto elemento. Hecho en fibra de carbono sin pintar esta aleta está vinculada al plano horizontal y luego de curvarse se une a la placa terminal.
La sección horizontal que se crea hace que sea un diseño de cuatro elementos. Este enfoque es inteligente ya que este elemento alcanza al punto más atrasado admisible permitido al spoiler pero al estar por debajo de los perfiles del ala principal hace que aumente la cuerda total lo más alto posible hasta el límite que las normas permite.
Ese largo extra hace más eficaz al spoiler permitiendo que en el tramo exterior se cree más carga aerodinámica dentro del limitado espacio disponible pero siempre dentro de las regulaciones.
Además de lo descrito otra de las funciones que cumple el extremo del spoiler es hacer que la enorme resistencia que crean las ruedas se minimice todo lo que se pueda desviando el flujo de aire que pasa por estos planos y cascadas y que golpearía el caucho dirigiéndolo hacia afuera al tiempo que crea toda la fuerza antisustentante necesaria para adherir al tren delantero al asfalto.
En el gráfico inferior se aprecia en amarillo el recorrido de esas venas de aire al golpear las aletas y desviarse.
Mientras que al mirar por debajo de esta sección se puede ver a la forma que tiene pensada para canalizar el flujo rasante del aire de la manera más eficaz posible para que se dirija hacia el divisor, primero, y al difusor, después.
La suma de estos cambios es probablemente para mejorar la gestión del flujo para producir particularmente una mayor carga aerodinámica. En Suzuka es un circuito tan exigente que fue un buen momento para introducir estos cambios.
El sector trasero
En Suzuka se vieron también algunas pequeñas modificaciones en las placas laterales del alerón como por ejemplo las ranuras para redireccionar el flujo vorticoso que sale del difusor y de esa manera reducir un poco más el arrastre que se crea a altas velocidades.
Para la colección algunas fotos en HR
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