Técnica F1: GP Sochi

Técnica F1: GP Sochi

Trás un interesante fin de semana en Sochi, en este artículo os muestro algunas de las características mas interesantes de lo sucedido en el GP de Rusia en el ámbito técnico. Para explicar en un circuito en el que la deflexión de las gomas en curva era tan evidente en las curvas rápidas quiero aprovechar y daros en este artículo unas nociones básicas de dinámica vehicular.

Para obtener un rendimiento máximo de los neumáticos del monoplaza, estos se construyen de forma que, entre dos varillas metálicas, se colocan unos “cinturones” de forma radial de un talón a otro. Para reforzar además la banda de rodadura se colocan unos refuerzos en capas con distinto ángulo con el fin de otorgar una mayor rigidez y resistencia en esta zona.

La dinámica vehicular en el ámbito de coches de competición es un tema bastante amplio y bastante complejo en el que influyen muchos factores de muchos tipos. Lo básico que hay que conocer en cuanto a cual es la reacción del monoplaza ante las distintas solicitaciones en las situaciones concretas es lo siguiente:

-> En aceleración el coche se inclina volcando su peso hacia atrás debido a la tracción implementada sobre el pavimento del trazado. Esto se ve más claro si nos fijamos en, por ejemplo, una motocicleta de competición. Al acelerar, instantáneamente la moto tira a irse hacia atrás levantando la ruda delantera.

-> En deceleración sucede el fenómeno análogo al anterior, pues la transferencia de pesos hace que el coche se incline hacia delante, esto es notorio también en el mismo ejemplo que antes os he puesto. Cuando una motocicleta de carreras llega al final de una larga recta y ejerce presión sobre el freno, la moto se hunde unos cuantos milímetros en los amortiguadores delanteros.

Estos fenómenos están ampliamente relacionados con la inercia. La inercia es la tendencia de los cuerpos a permanecer en su estado actual. Si este estado es el reposo, al tratar de acelerar esa masa, esta se inclina hacia atrás (pensemos en la masa como una cantidad de kilos aplicados en el centro de masa a una cierta distancia del eje de balanceo) mientras que si estamos a velocidad constante y frenamos, la masa se desplazará hacia delante (pues tiende a seguir en movimiento).

roll-center

Lo ideal para suprimir este efecto sería colocar el centro de masas del vehículo sobre el eje de roll, lo que es bastante difícil.

La otra opción es implementar como hacía Mercedes en 2014, un sistema Front Rear Inter Connected o FRIC para lograr compensar estos fenómenos de movimiento del monoplaza que hacen variar considerablemente los factores aerodinámicos del vehículo como el pitch o los ángulos de incidencia.

Pues bién, en Sochi hemos podido ver en repetidas ocasiones el funcionamiento del neumático bajo cargas laterales, que se producen cuando el monoplaza toma una curva rápida y el agarre goma-pavimento hace que el neumático se deflecte como consecuencia de la inercia del coche combinada con la anterior fuerza, ya que, al igual que sucede en aceleración o frenada, en curva el peso se desplaza al exterior de la curva causando estos esfuerzos en la rueda, tirando de esta hacia el exterior y siendo esta fuerza soportada por la adherencia del neumático, que tira hacia el interior.

Cuando esta solicitación lateral excede el límite que puede soportar el neumático, se produce la bajada de adherencia de la goma como consecuencia del deslizamiento, y esto termina habitualmente en la pérdida de la parte trasera o delantera generando sub o sobre viraje.

image1(3)

El alerón trasero es uno de los elementos que más importancia tiene aerodinámicamente hablando junto con el suelo. El fenómeno por el que estos elementos alares producen carga es debido a que el aire que circula por la zona inferior del plano del ala presenta una baja presión, en contraposición a la alta presión que se genera en la zona superior, de lo contrario no sería posible la deflexión de la corriente de aire. Este hecho ademas hace que sean necesarios unos endplates o planos laterales para evitar que se produzca la fuga de fluido de la cara superior a la inferior en los laterales de los planos del ala.

image5
En el momento en el que el DRS (Drag Reduction System) es accionado, el ala se levanta y el ángulo de incidencia se reduce considerablemente, de modo que la corriente de aire apenas sufre deflexión y por tanto crea menos diferencia de presión y menos carga, aunque también mucha menos resistencia al avance en su componente aerodinámica, permitiendo así una mayor velocidad punta en las rectas pero la misma carga aerodinámica en las frenadas (pues instantáneamente, en cuanto el piloto toca el freno, el DRS se desactiva y el plano móvil baja a su posición inicial).

Una de las características de identificación de piezas obtenidas mediante fundición e inyección en molde de arena es la presencia en la superficie metálica de textura granulada. Estos conductos, que reparten el aire que les ha llegado del medio exterior a las diversas partes del ensamblaje de los frenos, no siempre son de este material sino que en muchas ocasiones están hechos directamente de fibra de carbono.

image7

Los deflectores perpendiculares al fondo del monoplaza en su cara superior situados cerca de la rueda trasera tratan de reducir el drag producido por dicha rueda. Además las pequeñas branquias en esta zona del suelo permiten reducir el aquaplaning en condiciones de lluvia y también reducir la resistencia al avance en la componente aerodinámica.

Los turbuladores son un importante elemento empleado ampliamente en aviación y motorsport, dado que su función es dotar de mayor energía al flujo de aire para evitar o retrasar su desprendimiento de la superficie. En el caso de mercedes, estos han sido colocados en la cara inferior del penúltimo plano para tratar de evitar el desprendimiento de la capa límite del fluido debido al remanso de gran parte del espesor de la capa límite y posterior inversion de flujo en estas en la presencia de gradientes de presión adversos.

image6
En su origen, los alerones delanteros tenían como función principal crear carga, pero hoy en día, de su uso apropiado depende el comportamiento fluidodinámico de todo el monoplaza.

Los elementos más fastidiosos aerodinámicamente hablando son las ruedas, pues en ellas el aire choca frontalmente creando una resistencia al avance bastante considerables. Es por esto que los laterales del ala frontal presentan una distribución de los planos y un endplate diseñados para que a la rueda le alcance el aire a la menor velocidad posible y al mismo tiempo, deflectar la corriente rápida hacia arriba para que, dado el giro de la rueda, se cree la menor resistencia posible.

Es tanta la importancia del correcto funcionamiento de esta zona que, algunos equipos emplean un spray anti-adherente para evitar que los trozos de goma de otros monoplazas o los fragmentos de grava, puedan atascarse entre planos o pegarse al alerón provocando una alteración del flujo aerodinámico.

Esto se consigue mediante ese canal que se forma antes del endplate, el propio endplate y los cajetines de winglets que suelen colocarse en la zona delantera del
monoplaza sobre el mainplane.

image1(2)

Para conocer los valores de velocidad del flujo en los distintos puntos del espacio referentes a las cercanías de la carrocería se ultilizan estos sensores Pitot que vemos en la fotografía. Estos datos comparados con las simulaciones CFD (Computational Fluid Dynamics) o datos obtenidos en el túnel de viento nos dan la correlación existente entre los datos reales en pista y los obtenidos en laboratorio o en el túnel. Detrás vemos la caja del sensor encargada de recoger todo el sistema de recogida de datos, situado a una distancia suficiente como para no alterar los datos.

¡Síguenos en Twitter en @formulaf9 y en Facebook en https://www.facebook.com/formulaf9!

Latest posts by Carlos Sánchez (see all)

Comments

comments