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Aerodinámica en la
Fórmula I |
Al
tenor de la ley de la gravedad, la forma perfecta de un cuerpo que se desplaza
en el aire es la de una gota. Al tenor de las necesidades de la Fórmula 1, los
requisitos poco tienen que ver con esta premisa pues se buscan otros resultados
del paso del aire por encima de una carrocería. En el pasado, los carros
tuvieron este perfil redondo adelante y que moría como una flecha atrás. Hoy son
casi al revés.
En un monoplaza de
Fórmula 1, los ingenieros buscan cosas diferentes: poca resistencia al avance,
alto efecto del paso de la corriente de aire por la carrocería que genera un
enorme peso adicional para pegar la máquina al piso con los alerones sin
castigar mucho la velocidad y enfriar el motor canalizando el flujo por los
radiadores sin mayor reacción. Es decir, por un lado, necesitan cortar el aire
con el menor gasto posible de potencia del motor. Por el otro, buscan obtener
gran apoyo. O sea, dos parámetros opuestos que deben convivir en perfecta
armonía.
Diseñar
un monoplaza de Fórmula 1 en el campo aerodinámico es la tarea más compleja de
todas. Al fin y al cabo, motores, cajas, llantas y electrónica se basan en
principios comunes y su desarrollo es, aún dentro de la más elevada tecnología,
algo que tiene una ruta conocida y lógica y, sobre todo, con muchos sabios a
quiénes consultar. Por ejemplo, BMW y Michelin, en sólo tres años y con sus
propios conocimientos e ingenieros han podido ganar carreras. Pero se han
asociado con fabricantes de chasis que tienen los conocimientos de diseño
aerodinámico que ellos no dominan.
Porque
la aerodinámica de la F1 es una ciencia totalmente experimental, que dominan
unos 10 o 20 gurús en el mundo a ese nivel y que requiere de una infraestructura
de investigación e inversión colosales, en especial si está dedicada a un par de
carros de un equipo y no a la gran producción de vehículos de turismo.
Cuando
se dice que una de las grandes ventajas y diferencias a favor de los Ferrari es
la aerodinámica, se ofrece una explicación muy liviana de algo muy complejo y
que no es el resultado de un estudio afortunado del monoplaza 2002, sino de muchos
años de trabajo continuo, bajo la dirección de ingenieros que están en la tesis
correcta.
Cuando
hablamos que otros carros no son tan buenos, probablemente con las mismas
herramientas de medición y recursos, quiere decir que sus ingenieros tienen unas
teorías en una ruta menos eficaz y cuando siguen trabajando los modelos
siguientes bajo ese mismo esquema, los defectos pasan de monoplaza a monoplaza, como
puede sucederle a Williams, cuyos últimos fórmulas no han sido afortunados en
este campo y se han quedado rezagados, al menos hasta este momento, con respecto
a los avances de Ferrari.
Cada
año, los reglamentos cambian pero los tiempos de vueltas siguen bajando. Es
sabido que la FIA busca, con las reglas, reducir el efecto de la carga
aerodinámica modificando los tamaños y colocación de los alerones. Por ejemplo,
en el 2001 los alerones se levantaron 5 centímetros y limitaron el número de
aletas atrás para reducir el apoyo y la velocidad en curvas. A pesar de eso, los
ingenieros consiguieron hasta un 10% más de apoyo y para el 2002, al menos en
Ferrari, aprovechando que los reglamentos son casi idénticos, la ganancia fue
aún mayor. Esa es la esencia abstracta de este deporte que riñe con el
espectáculo: sacarles el jugo a los reglamentos, a cualquier precio y por
cualquier rendija.
A
estas restricciones de la FIA se agregan otras obligatorias en el diseño de un
F1, como tener las ruedas descubiertas, que son un tremendo ladrillo para el
avance del vehículo. Si fueran cubiertas, como los prototipos, su velocidad
sería mucho mayor en las curvas y rectas y los carros resultarían bastante más
reales porque tendrían algún parecido con los de calle.
Cada
equipo de la F1 es un laboratorio ambulante. Se estima que para poder hacer
todas las pruebas aerodinámicas que los ingenieros sugieren, se necesitarán unas
5.000 horas/año de túnel de viento, por lo cual consideran la posibilidad de
tener ¡dos!
túneles que trabajan simultáneamente, según cálculos del equipo Renault. De todo
ese trabajo, apenas el 20% de las propuestas suelen ser eficaces y se aplican en
los carros que van a las carreras.
De
ahí el celo con el cual cuidan sus secretos tapando los alerones cada vez que el
monoplaza se detiene y vetando la entrada a los pits. Aunque difícilmente el
espionaje de componentes aislados es útil, porque hoy en día el tema de la
aerodinámica es el conjunto de todo el monoplaza y no de una aleta o deflector
suelto.
Los puntos clave de la
aerodinámica
1
ALERÓN DELANTERO:
Además de los dos planos horizontales, tiene gran cantidad de lengüetas
laterales y sobre el alerón para alejar el aire de las ruedas, que son elementos
perturbadores.
2 TIJERAS INFERIORES:
Uno de los últimos avances es perfilar las tijeras para que no distorsionen el
paso del aire. Al levantar las narices, creció la cantidad de alerón delantero
debajo de la trompa y el flujo en las piezas de la suspensión
aumentó.
3 DEFLECTORES LATERALES:
Su papel es canalizar el aire hacia los pontones donde están los radiadores y
obligarlo también a que pase por debajo del monoplaza.
4 "WINGLETS"
o
pequeñas aletas, con las cuales se busca carga hacia abajo, parecida a la de los
alerones delantero y trasero y que ayudan a centrar el falso peso que genera sus
formas. Es un truco nuevo, buscando usar una zona del monoplaza que el reglamento no
controla.
5 DIFUSOR:
Un túnel que va en la parte baja y trasera del monoplaza que juega el papel de
"acelerador" de las moléculas de aire. Mientras más rápido salgan, porque el
difusor las chupa, más vacío generan y se aumenta el apoyo. El 40% de la carga
aerodinámica la da la forma del difusor inferior.
6 ALERÓN TRASERO:
El reglamento solamente permite tres aletas. Esta pieza, a plena velocidad,
produce una carga de hasta ¡600 kilos¡ contra el piso.
7 TOMA DE AIRE DEL MOTOR:
Sin crear mucha resistencia, esta boca permite que al motor le entre todo el
aire que necesita y con la velocidad, presuriza la admisión aumentando la
potencia. Si un piloto es muy alto, con su casco puede reducir la cantidad de
aire que llega y su motor baja de potencia por lo cual su estatura y posición de
manejo se consideran en el diseño del F1.
8 PONTONES:
Son un mal necesario. Sus grandes bocas crean mucha resistencia al avance y los
radiadores que están adentro empeoran la situación. Además, su cara superior
debe dirigir el aire hacia el alerón trasero.
9 CAPOT:
Debe tener una forma muy corta y bajar rápidamente para no interferir con el
flujo hacia el alerón trasero.
10 PISO PLANO:
El piso es plano pero no liso porque el reglamento obliga a que tenga un tabique
de madera que debe mantener ciertas medidas al final de la carrera. Esto es para
que los carros no sean demasiado bajos y choquen contra el
piso.
El tunel de viento
La
herramienta fundamental para estudiar el comportamiento aerodinámico de
cualquier monoplaza es el tunel
de viento. Pero en las investigaciones que llevan a cabo los grandes fabricantes
de automóviles, su prioridad no es el rendimiento sino una combinación de formas
y estética
con la eficacia del vehículo. En la F1, la belleza de las formas no cuenta si
éstas producen más velocidad.
Un túnel de viento es
una obra colosal en tamaño
y costos. Se trata de un edificio que puede ocupar un par de manzanas y en cuyo
centro hay una enorme turbina, de unos 5 a 7 metros (3 pisos) de altura que
chupa aire de la calle y lo impulsa a unos 250 kilómetros por hora a una cámara
en la cual se coloca la maqueta a escala del monoplaza - o el verdadero- pues ya los
túneles
son al tamaño
real, como los de Ferrari y Renault La
velocidad del aire es calibrada perfectamente y su temperatura y humedad se
controlan con gran exactitud, con error de más o menos medio grado. El piso se
mueve por debajo del monoplaza y hace girar las ruedas a la misma velocidad, como
una banda rodante que camina hasta 300 kph. EL granulado de esa banda se
modifica para hacerlo lo más similar al pavimento que habrá en la siguiente
pista real.
El
monoplaza se puede colocar en posición de frenado, aceleración, en curva, con las
ruedas torcidas, cubierto por otro, etc., para estudiar todas las condiciones
que encontrará en la pista. La calibración del túnel toma varios meses y el
desarrollo de sus equipos de medición otro tanto, pues estos son
diseñados
exclusivamente para los fines que quieren averiguar los ingenieros.
Últimamente,
se sabe que ya no están usando sensores físicos colocados en sitios estratégicos
del carro para medir las presiones, sino una pintura sensible a la presión y que
cambia de color dependiendo de la carga que recibe. Eso lo lee un espectógrafo
que dice cuánto aire y qué carga hace en cada centímetro cuadrado del coche. De
esta manera la medición es perfecta.
Para
visualizar el paso del aire, éste se colorea y se toman fotos de alta resolución
y con gran velocidad, con cámaras como las que usan para estudiar las pruebas de
choque.
Los
túneles de viento son zonas de alta confidencialidad a donde pocos pueden
entrar. |