Fórmula 1 en profundidad - 4ª Entrega

2.6- Últimas mejoras aerodinámicas

Durante las tres últimas temporadas de Fórmula 1 (2006-2008) se han implementado múltiples soluciones aerodinámicas en los monoplazas de Fórmula 1, extendiéndose especialmente el uso de apéndices aerodinámicos. A continuación se presenta una lista resumida de estos:

Figura 12 - Aleta dorsal del Renault

1. La Aleta dorsal: A principios de la temporada 2008, Red Bull Racing introdujo la "aleta de tiburón" en el recubrimiento del motor, dicha introducción en la parte posterior del chasis dio un aspecto radicalmente distinto a los monoplazas. Lentamente dicho elemento fue introducido o probado por el resto de equipos a lo largo de la temporada hasta que en el GP de Hungría todos los equipos menos McLaren lo utilizaron. Dicha aleta está diseñada para mejorar la eficiencia cuando el coche realiza un viraje; redirige el flujo para prevenir una reducción de la downforce cuando el coche gira. 
2. Alas en delta: Introducidas inicialmente por BMW Sauber en la temporada 2008, se utilizan sencillamente para generar downforce extra, siendo constituidas por un perfil simple con inclinación nula y de un pequeño espesor.
3. Alas de cabina: Estabilizan el flujo alrededor de la cabina del piloto y permite que el alerón trasero produzca más downforce. Se han desarrollado versiones sin incidencia, con ángulo de ataque positivo o con torsión, terminando en ángulo de ataque nulo. Esta última configuración intenta prevenir la aparición de vórtices en la punta de dichas alas.
4. Alas dumbo: Las orejas de elefante fueron desarrolladas e introducidas por Honda Racing en 2007 y desde entonces McLaren ha sido el otro equipo en utilizarlas, de nuevo quieren controlar el flujo en la parte delantera del monoplaza.
5. Tapacubos: Los tapacubos en las ruedas de los monoplazas fueron introducidos por Ferrari en la mitad de la temporada 2007 para producir una refrigeración de los frenos más eficiente. Han sido copiadas por todos los equipos menos por BMW Sauber.
6. Cuernos de vikingo: Introducidos por McLaren en la temporada 2006, fueron los primeros apéndices aerodinámicos de estética impactante introducidos en un GP, fueron diseñados para controlar el flujo en el alerón trasero.
7. Morro canalizado: Una revolución aerodinámica introducida por Ferrari a principios de la temporada 2008 por tal de aumentar la eficiencia (downforce) en el alerón delantero. En un morro convencional, el flujo de aire golpea la parte de abajo del cono del morro creando una resistencia adicional así como reduciendo la eficiencia del alerón delantero. Abriendo un canal que conecta la parte de abajo con la superior se consigue minimizar ese lastre que es mucho más crítico que la resistencia adicional que esta configuración proporciona a la parte superior del morro. Pero no solamente suaviza el flujo debajo del morro sino que adicionalmente, crea una zona de baja presión debajo del morro (cuyos efectos beneficiosos se han estudiado en apartados anteriores).

Figura 14 - Estudio CFD de un Fórmula 1

La mayor parte de estas mejoras aerodinámicas han sido posibles gracias a la introducción dela CFD en el proceso de diseño de un Fórmula 1. Tomando esta disciplina más importancia temporada tras temporada, ella junto con el desarrollo en el túnel de viento, asegura a los ingenieros aerodinámicos y a los diseñadores que dichas mejoras son realmente mejoras y que los coches les permiten escoger entre las mejores configuraciones para reducir la resistencia y aumentar el downforce.

Figura 15 - Morro canalizado del Ferrari F2008

2.7- Últimas consideracines

Un monoplaza de Fórmula 1 se diseña con un chasis estrecho con sidepods y alerones traseros y delanteros. La downforce es creada por las forma de alerón invertido del chasis y sus túneles y los perfiles de los alerones delantero y trasero. El alerón delantero guía el aire por debajo y por encima de los sidepods. La eficiencia del alerón trasero depende fundamentalmente del flujo que sale de los túneles. El mejor diseño es aquél que integra esos tres componentes y es capaz de optimizar las prestaciones aerodinámicas del monoplaza. Cada circuito dicta cual es la configuración aerodinámica idónea. Una configuración que proporcione una alta downforce es apropiada para los circuitos lentos (urbanos normalmente) pero no será competitiva en circuitos rápidos. Todos estos factores deben ser tenidos en cuenta por los diseñadores al abordar la concepción del chasis de un Fórmula 1.

Figura 16 - BMW Sauber en el GP de Mónaco 08

En los circuitos rápidos tal y como ya se ha comentado los alerones delanteros y traseros se utilizan como elementos estabilizadores y la mayor parte del downforce proviene de la geometría del chasis y del diseño de la panza del monoplaza. Estos aspectos han sido comentados en secciones anteriores; los alerones delanteros tiene menor superficie y los traseros son más horizontales con una sola ala; maximización de downforce minimización de resistencia. La configuración óptima sería por supuesto la disposición por parte del piloto de alerones con ángulos de ataque variables hecho que se discute más adelante en este trabajo.

Figura 17 - BMW Sauber en el GP de Monza 08

Las Figuras 8 y 9 ilustran distintas configuraciones, en ambas se puede observar el BMW Sauber de 2008, la Fig.8 es una configuración para pista rápida, concretamente para el GP de Monza, el circuito más rápido del mundial dónde se alcanzan velocidades de 340 km/h con los motores actuales, la Fig.9 muestra la configuración para Montecarlo, el circuito más lento y más poblado de curvas del mundial. Las diferencias saltan a la vista y están indicadas en la Fig.9. En esta el alerón delantero tiene un perfil adicional, es más ancho y la curvatura de su parte central está más pronunciada para obtener más downforce. Dos alas en delta están presentes en el morro. Por lo que se refiere al alerón trasero tiene un flap adicional y cuenta con un mayor ángulo de ataque.

Figura 18 - Una Flecha Plateada de principios de los 50

Las limitaciones en el "efecto suelo", limitaron las medidas de los alerones (provocando que se necesitaran de mayores ángulos de ataque), adicionalmente los vórtices creados por las ruedas al aire llevan a que los fórmula 1 tengan un alto coeficiente de resistencia Cx alrededor de la unidad (en comparación con los utilitarios que suelen tenerlo entre 0.25-0.35), así que a pesar de la enorme potencia que desarrollan los motores, las velocidades punta son incluso menores que las de las Flechas Plateadas de Auto Union. No obstante esta resistencia está más que compensada por la posibilidad de tomar las curvas a altísimas velocidades

A modo de resumen, el esquema siguiente nos muestra las generalidades más importantes de la aerodinámica de un Fórmula 1 que se han expuesto a lo largo de esta sección

Figura 19 - Póster resumen de aerodinámica en Fórmula 1