Pero ¿Qué son? Bien, son unas pequeñas superficies aerodinámicas, unas especies de pequeñas veletas que generan vórtices. Suelen tener forma rectangular o triangular y tener un tamaño no superior a 10 cm. Como muchos de los elementos utilizados en la F1, su origen es la aviación donde se suelen ver tanto en las alas como en las derivas verticales de muchos aviones de transporte, militares o de pasajeros.
¿Dónde se colocan? En los aviones se suelen colocar en la parte frontal de las alas, colocadas en hilera en la dirección del fluido, y en la parte del perfil que presenta el máximo espesor. En los F1 su ubicación es distinta, pero eso lo veremos luego.
¿Dónde se colocan? En los aviones se suelen colocar en la parte frontal de las alas, colocadas en hilera en la dirección del fluido, y en la parte del perfil que presenta el máximo espesor. En los F1 su ubicación es distinta, pero eso lo veremos luego.
Para refrescar los conceptos comentaros que el aire se comporta como un fluido de partículas y están organizadas por capas para poder estudiar fácilmente el comportamiento del aire alrededor de un monoplaza. Mediante algunas técnicas podemos observarlas, creando las famosas líneas de corrientes. Os comenté que todos los ingenieros intentan buscar que los flujos, cuando interactúa sobre la superficie del coche intente ser lo más ordenado posible para evitar las turbulencias ya que estos elementos producen resistencia aerodinámica pero que a veces se introducían elementos para originar unas turbulencias muy especificas que llamados vórtices para conseguir con ellos beneficios para el coche.
Pero ¿Qué es un vórtice? Un vórtice es un flujo turbulento en rotación espiral. Como vórtice puede considerarse cualquier tipo de flujo circular o rotatorio que posee velocidad.
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| Precioso vórtice. |
Bien, como muchos de los que habéis leído mis artículo sabréis, lo que buscan los ingenieros aerodinámicos de la F1 es que el aire que circula a su alrededor fluya de forma laminar, para que así le genere una eficiencia aerodinámica, evitando que se generen turbulencias ya que disminuiría la eficiencia y por tanto aumentaría el drag que es la resistencia aerodinámica. Desafortunadamente toda la superficie del coche no es recta y la cosa se complica para los ingenieros ya que no es tan sencillo obtener el flujo laminar, pero recordar una cosa, os comenté que no siempre tener flujos turbulentos es perjudicial, y este es el caso.
Cuando entra en contacto con el coche el flujo laminar, como hemos visto, va perdiendo velocidad a lo largo de la capa límite, hasta que llega un punto en el que se para. Pero puede pasar lo siguiente, si la superficie es inclinada o curva el espesor de la capa límite puede aumentar de tamaño en su recorrido alrededor del monoplaza debido a que el aumento de la presión supone un obstáculo al avance del aire.
Cuanto mayor sea la presión, más dificultades tendrán las partículas para seguir avanzando, hasta que llegue un momento en el cual no puedan avanzar más y retrocedan es decir, ir incluso a una velocidad menor que la del coche creando una zona de depresión (zona de vacío). ¿Qué hace el aire? Intentar ocupar esa zona de vacío y circula hacia atrás en busca de zonas de menor presión. Esto hace que se comiencen a formar pequeños torbellinos de partículas, dando inicio a lo que se conoce como capa límite turbulenta y dando lugar al desprendimiento de la capa límite, es decir, el flujo de aire ya no sigue la forma de la carrocería.
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Si llegamos a la zona de depresión, entramos en pérdida, pues se produce un vacío y el flujo de corriente deja de seguir la superficie del vehículo. |
Esto último es lo peor que le puede pasar aerodinámicamente hablando a un coche de F1, puesto que la carga aerodinámica depende de que un flujo de aire siga la forma del perfil de la carrocería. Si esto le sucediera al ala de un avión, esa zona de depresión haría que entrara en pérdida y se caería.
Por tanto esa zona de vacío origina una disminución de la carga aerodinámica sobre en coche y por ende una bajada de rendimiento. ¿Cómo evitarlo? Aquí entran en funcionamiento los generadores de vórtices.
Como hemos visto y explicado en el flujo laminal las partículas fluyen en láminas separadas y de forma ordenada pero también existe otro tipo de flujo, el turbulento donde la organización de las partículas no es uniforme.
Una capa límite turbulenta hace que parte de la energía cinética de la zona más exterior de la capa límite, la más alejada del coche, se transmita al interior, estimulando el avance de las zonas de menor velocidad, por lo que el desprendimiento de la capa límite tarda más en ocurrir, y por tanto se retrasa la entrada en pérdida. Lioso, verdad, pues dicho de forma clara, estos dispositivos crean pequeños vórtices controlados sobre la carrocería, que origina pequeños perjuicio pero evitar que se forme una gran turbulencia que produciría una resistencia mayor. Por tanto se hace una rotura controlada y el aire tiene que desviarse menos para rodear el obstáculo.
¿Cómo son los generadores de vórtices?
Estas finas piezas suelen ser rectangulares o triangulares, con una altura considerable para resaltar sobre la capa limite. Funcionan en líneas lo mas cerca del borde grueso del ala. La colocación de estos pequeños muros es tal que el aire entra en contacto con ellos con un cierto ángulo ataque.
Estas finas piezas suelen ser rectangulares o triangulares, con una altura considerable para resaltar sobre la capa limite. Funcionan en líneas lo mas cerca del borde grueso del ala. La colocación de estos pequeños muros es tal que el aire entra en contacto con ellos con un cierto ángulo ataque.
Determinar su ubicación es fundamental y este debe estar situado en los puntos de transición, es decir, aquellos lugares que produzcan la mayor prolongación posible de la capa límite laminar y son los lugares situados justo antes del punto donde exista la tendencia a desprenderse. De esta forma se consigue una resistencia aerodinámica mínima y un buen comportamiento en puntos próximos al de pérdida.
En los aviones, donde se utilizaron por primera vez estos dispositivos se colocan en la parte media del ala en los F1 su ubicación depende de la importancia que le de cada equipo al tránsito sobre determinadas partes del coche. Suele ser las siguientes.
Ahora vamos centrarnos en localizar cuales son los puntos más utilizados por los equipos de F1 para originar estos vórtices.
La sección frontal de los pontones laterales:
Es un área del coche de particular interés para los diseñadores y la intención es conseguir que llegue la mayor cantidad de flujo de aire y en las mejores condiciones posibles a una zona que se han mostrado de gran importancia estos dos últimos años, la zona de los escapes ¿para qué? Pues fácil, para conseguir el mejor efecto Coanda posible. Si los ingenieros no controlan que llegue el mejor flujo laminar a esa área o en su defecto, que la capa límite esté rota en esa zona no podrán canalizar los gases de escape y por tanto no servirá de nada lo realizado.
Es un área del coche de particular interés para los diseñadores y la intención es conseguir que llegue la mayor cantidad de flujo de aire y en las mejores condiciones posibles a una zona que se han mostrado de gran importancia estos dos últimos años, la zona de los escapes ¿para qué? Pues fácil, para conseguir el mejor efecto Coanda posible. Si los ingenieros no controlan que llegue el mejor flujo laminar a esa área o en su defecto, que la capa límite esté rota en esa zona no podrán canalizar los gases de escape y por tanto no servirá de nada lo realizado.
Este sistema se ha generalizado, partió de una idea de McLaren y posteriormente se extendió a otros equipos y pretenden que la parte de carrocería circule el aire con las condiciones fijadas.
Como dije la presión y el ángulo que tenga la pieza hace que la capa límite tenga un tamaño u otro. Así, la altura de cada aleta suele indicar el grosor de la capa límite que ellos están tratando de variar y por tanto cada equipo dispone de una versión diferente dependiendo de las características de los pontones de cada equipos. Un equipo también puede emplear varios elementos con el fin de afectar a una porción más amplia del pontón.
Pequeñas alas junto a los espejos.
Una tendencia iniciada por Ferrari, estas aletas se colocan en horizontal y longitudinalmente entre el brazo del espejo retrovisor y el borde delantero de los pontones laterales. Estas aletas generan vórtices en el flujo de aire que se mueve a través de la corriente descendente del pontón lateral pero si os fijáis no sobre toda ella, solo por la zona más cercana a la tapa motor. Esto quiere decir dos cosas, o bien que Ferrari o Mercedes tiene bien diseñado esas zonas y por tanto no se produce rotura de la capa y solo se produce junto a la tapa motor o bien quieren que el aire que circula junto a la tapa motor llegue lo mejor posible a la zaga del coche para conseguir el beneficio en la zona del difusor.
Pero de este tipo de elementos hay variantes, por ejemplo el utilizado por Ferrari durante un tiempo que utiliza el brazo del retrovisor para hacer la función. Este sistema puede estar combinación con las aletas anteriores.
Ala sobre los pontones.
Combinación de los anteriores
Como es lógico, estos elementos se pueden combinar como se quiera. Voy a poner un ejemplo, Mercedes han colocado dos generadores de torbellinos, uno en los retrovisores y otros en la parte superior del pontón con el fin de controlar la corriente descendente hacia su escape. 
Pero no solo en esa parte se ven estos elementos, hay otras zonas del coche en las que también pueden utilizarse. La más llamativa es la utilizada por Ferrari y son las aperturas que se encuentran en las placas terminales del alerón trasero.
Lamas en la placa terminal.
Este es un concepto interesante y que dio muchos problemas el año pasado. Su función es hacer más grande el Endplate o placa terminal. Aumentando el tamaño de la placa terminal se puede hacer más eficaz el ala, obtener una mayor carga aerodinámica e inducir una menor resistencia pero el tamaño de placas terminales en F1 está controlado por las regulaciones pero Ferrari buscado el límite de la norma y cómo lo han hecho, mediante el uso de listones en el borde posterior de la placa y así aumentar la eficiencia de la misma zona facilitando el paso de flujo de aire de un lado al otro de las lamas. Pero ¿cómo afecta este elemento?
Bien, hay que tener en cuenta que en esa zona hay dos tipos de flujos, el que circula por el exterior de la placa terminal que procede de las ruedas y el flujo interior que procede de la zona entre el difusor y la parte inferior del alerón trasero. Este segundo flujo era el que daba más quebraderos de cabeza a Ferrari, había que evacuarlo y no lo conseguían eficazmente. Con las lamas facilita la salida de este flujo y lo evacua para que interacciones con el aire que normalmente se desplaza a lo largo del exterior de la placa terminal en la zona situada detrás de las ruedas pero a una distancia mayor que la del año pasado, algo de suma importancia ya que mejoran el resultado.
En general, estos listones en el endplate del alerón trasero es una buena solución para superar el los problemas que padeció el F2012 mientras que también aumenta la eficacia alerón trasero. Veremos como otros equipos adoptaran esta o similares soluciones a lo largo de la temporada para intentar buscar una mayor carga aerodinámica.
Los vórtices de punta de ala.
Y por último, por fin, voy a salir de una duda. Hace algunas semanas uno de los pacientes lectores del blog me hizo una pregunta y por fin voy a solucionarla. Preguntaba sobre un elemento que había sobre el Cockpit del Ferrari. Estuvimos dando algunas ideas sobre ese elemento pero no acertamos ninguno y seguía dándole vueltas al tema. La pieza en cuestión es esta.
Pues, cual guinda del pastel, os dejo esta maravilla. Se ha visto en los libres tres del Gp de EEUU 2013 en Austin, gracias a la elevada humedad ambiental. !Maravillosos!
Bueno amigos, espero haber podido aclarar un poco este elemento y que os haya gustado.
Pd: Gracias Otto por el aporte, espero haberlo mejorado.
Pd: Gracias Otto por el aporte, espero haberlo mejorado.
