Reflexiones Prohibidas

SET UP DE UN F1: PARTE 1

¿Cuántas veces se me había pasado por la mente investigar sobre este asunto? Muchas, os aseguro, era un gran desconocido para mi. Dos días de trabajos para adaptar el coche a la pista en cada carrera pero realmente no sabía en que aspectos del coche se intervenida y como la curiosidad me mataba intente encontrar algo de claridad sobre el tema.

El objetivo del siguiente artículo es dar una visión general sobre la configuración de los reglajes de un coche de Fórmula 1 y una idea aproximada de la complejidad que cada equipo / piloto tiene que hacer frente a cada carrera. Voy a dividirlo en dos entregas para que no sea tan extenso. Espero que os guste.

Nota: Algunos de ustedes pueden estar más avanzado en los aspectos técnicos de la F1, así que hasta cierto punto puede que esté familiarizado con la siguiente información y que las explicaciones dadas sobre conceptos sean ya conocidos. Como ignorante que soy de todo lo concerniente a la mecánica y demás conceptos de la F1 y tras intentar encontrar artículos que dieran algo de luz sobre el tema con explicaciones fáciles y entendibles y no encontrar mucho, mis artículos están dirigidos sobre todo a los que, como yo quieren encontrar artículos didácticos, de fácil asimilación para salir de las dudas y podamos aprender todos juntos. Espero que os gusten.

Es probable que a menudo se escuchemos decir a los pilotos después de la carrera que "Por alguna razón, no pudimos conseguir un equilibrio adecuado y con la configuración actual estaba luchando con el coche en cada curva rápida o lenta".

Sabemos que en cada carrera los equipos buscan la mejor configuración del coche, intentando que esté equilibrado pero realmente son dos conceptos distintos, configuración y equilibrio. ¿Que quiere decir esto? No necesariamente una buena configuración del coche produzca equilibrio y estabilidad, esa sería la perfección pero en la vida esto sucede pocas veces. Es muy común que los ingenieros intenten superar ciertas deficiencias de su diseño, por ejemplo, corriendo "las alas" de los alerones para compensar la falta de carga aerodinámica pero como contrapartida siempre habrá otra parte del coche que quede afectada, por ejemplo comportándose mal en las rectas, perdiendo por tanto el equilibrio.

Es un tema muy complejo ya que una determinada actuación en la configuración del coche suele traer consigo una afectación en otra parte. Realmente un coche es como una gran balanza, se puede añadir peso en un plato pero afectará al otro. Encontrar el equilibrio es lo que se busca, otra cosa es que se encuentre.
¡Entremos en detalles acerca de los ajustes en la pista.
Neumáticos – Hay dos aspectos importantes a configurar, la primera es la búsqueda de las temperaturas óptimas de trabajo que en función del compuesto oscilan entre los 90 º C a los 125 º C.

Hacer trabajar las ruedas a temperaturas más altas de las recomendadas generan un desgaste acelerado de los mismos con la consiguiente merma de duración y facilitando la aparición de unas “ampollas” en el neumático, el famoso Blistering.

En el otro lado, las bajas temperaturas de los compuestos que traen consigo una pérdida importante de agarre de las ruedas que impiden conseguir un buen ritmo de carrera. Por tanto, las gomas no alcanzan su punto óptimo de funcionamiento con la consiguiente deficiente adherencia.

La presión es el segundo aspecto a configurar. Por lo general, los neumáticos se llena con una mezcla especial de aire rico en nitrógeno, diseñado para reducir al mínimo las variaciones en la presión de los neumáticos con la temperatura ¿por qué? sencillo, al aumentar la temperatura el gas dentro de la rueda tiende a expandirse y esa expansión trae consigo un aumento de la presión dentro del neumático. La mezcla mantiene la presión normal más tiempo que lo haría el aire. El fabricante de neumáticos proporciona a los equipos unos límites de variación, siendo los ingenieros de carrera los encargados de decidir cuáles serán los elegidos ya que los valores incorrectos puede simplemente arruinar el rendimiento del coche.
Ejemplos. Rodar con menos de presión que la recomendada: el neumático al estar algo deshinchado tiene una mayor superficie de contacto con la pista, con lo que el desgaste sufrido es mayor y hasta un 20% más rápido y trae otra consecuencia, al tener más superficie de contacto se incrementa el consumo de combustible del coche debido al rozamiento.

Si por el contrario, hinchamos las ruedas en exceso, nos encontraremos con un neumático que se desgasta más por la banda central y tiene un menor agarre.

En ocasiones, con las presiones recomendadas el coche tiene un carácter subvirador o sobrevirador. Existe la posibilidad de corregir levemente estos efectos, con el simple hecho de variar ligeramente las presiones.
Un número típico presión promedio sería de 19 psi.

Os dejo este enlace de un vídeo que muestra claramente estos efectos.
http://www.youtube.com/watch?v=VUkOW3Cyntg
SUSPENSIONES

Hay un par de ajustes y términos que me gustaría destacar: Camber, caster, toe, trasera y altura delantera y el rastrillo.

-Angulo de inclinación o caída de las ruedas, en ingles el Camber. Esta es la medición del ángulo entre el eje vertical de las ruedas y el eje vertical del vehículo visto desde la parte delantera. Con una imagen se aclara rápidamente el concepto.

Un Camber negativo significa simplemente que las dos ruedas se inclinan hacia adentro en la parte superior y si es positivo pues sería la parte inferior de la rueda la que hacia afuera. Así, por ejemplo un valor de -3 grados nos indica que las ruedas se inclinan hacia adentro en 3 grados respecto a la línea central.

La función del Camber es la de distribuir el peso del vehículo sobre la superficie de los neumáticos para evitar el desgaste desigual en los mismos.

Red Bull prefieren trabajar con ángulos de caída de las ruedas muy negativos (-4) que junto a unos niveles bajos presión de las ruedas delanteras hace que la superficie de contacto entre la goma y el asfalto sea grande, lo cual le da más tracción y más estabilidad en curva. Al tomar las curvas, las fuerzas laterales a las que se ve sometido el neumático le dan una ganancia de camber positiva, es decir, las ruedas se ponen un poco más rectas ganando en prestaciones. En el tren trasero también trabajan con inclinaciones pero son menores, no sobrepasando los valores de +/- 1.

Imagen que muestra el Camber del Red Bull.

- Caster o Ángulo de avance- Ese es el ángulo al que está inclinado el eje de pivote de dirección hacia adelante o hacia atrás de la vertical, como se ve desde el lado. Sólo echar un vistazo a cualquier rueda de carro de compras para entender de qué se trata.

Dicho ángulo proporciona aplomo a la dirección, pero no puede tener una medida cualquiera: si es demasiado pequeño, ésta pierde precisión. Por el contrario, cuando es excesivo, puede ocasionar que se produzcan "tirones" en el volante. En el diseño de la geometría de una dirección, el ángulo de avance y la inclinación del pivote van ligados. Por tanto esta inclinación del angulo pretende aumentar la estabilidad de marcha del coche, es decir, hacer que por cualquier desplazamiento, voluntario o no, de las ruedas en marcha rectilíneas y las acciones dinámicas sobre las mismas tiendan a llevarlas a la posición inicial. Los equipos suelen utilizar configuraciones que varían entre los 9 a 12 grados, por ejemplo.

- Toe – Bueno, para este concepto vamos a imaginarnos que las ruedas del coche son como nuestros pies. Si los miramos desde arriba, los pies suelen estar paralelos los dos, es decir los dedos están más o menos a la misma distancia que los talones. En un coche pasa igual, las dos ruedas suelen estar paralelas. ¿En el caso de que no tengamos las ruedas paralelas? Pues tenemos dos opciones, una el Toe-inuna condición en la cual la parte delantera de dos ruedas (sería los dedos de nuestros pies) se encuentran con un ángulo ligeramente hacia el interior de manera que están más cerca que el talón. Toe-out se refiere a la condición opuesta -- los toes de las ruedas se encuentran con un ángulo ligeramente hacia el exterior de manera que están más apartadas que los talones. Un severo toe-in o toe-out causa desgaste desigual y excesivo de manera que un lado de la huella se gasta más rápido que la otra.

El ajuste de Toe afecta el manejo del vehículo en las curvas. Toe-in produce subviraje, es decir, el piloto quiere trazar una curva y ve que las ruedas no giran más al ir por una curva y otro inconveniente sería que las huellas del neumático se gastará comenzando de los bordes exteriores. Toe-out conlleva a un Sobreviraje en una curva, es decir gira bruscamente y los trompos se pueden producir fácilmente y el desgaste comenzará desde el interior.
Cada vehículo tiene especificaciones para camber, caster y toe las cuales deben ser seguidas con precisión. Una inapropiada alineación no solo causa una dificultosa maniobrabilidad y desgaste prematuro, también reduce la eficiencia en el consumo de combustible.

Dejaremos para el siguiente articulo el análisis sobre la durezas de las suspensiones y algunos elementos interesantes más, pero eso será otra historia aunque os dejaré una perla, los datos de pantalla desde el muro donde se ven los distintos datos del Lotus de Kimi, interesante ¿vedad?.

EL MEJOR PARA LOS JEFES DE EQUIPO

Mucho hemos discutido en los artículos de los méritos de unos y de otros. Indistintamente de lo aficionado que sea cada uno a un determinado piloto hay méritos que sobrepasan lo meramente subjetivo para convertirse en objetivo y este es el caso. Nadie podrá negar ahora la imparcialidad de los jefes de equipo a la hora de realizar las votaciones.

Los jefes de equipo de las escuderías de Fórmula 1 han votado al mejor piloto de 2012 en la encuesta anual que realiza Autosport y este año ha sido Fernando Alonso –al igual que en 2010- el que ha obtenido el mayor reconocimiento tras una temporada casi perfecta pese a perder el Título en los últimos compases del curso.

Como cada año cuando acaba la temporada, Autosport realiza una encuesta entre los jefes de equipo para que digan quién ha sido, desde su punto de vista, el mejor piloto del año. Cada uno ha tenido que elegir su Top Diez particular, el cual ha sido secreto para evitar problemas, otorgando los puntos correspondientes al sistema actual que se utiliza en los Grandes Premios: 25-18-15-12-10-8-6-4-2 y 1 puntos.

El resultado ha dado a Fernando Alonso como el elegido por los responsables de los equipos, con una holgada ventaja -71 puntos- sobre su inmediato perseguidor en esta clasificación, Sebastian Vettel -que se llevó este galardón en 2009 y 2011-.
Cabe destacar la tercera posición de Lewis Hamilton pese a los problemas constantes que ha sufrido este año con McLaren, algo que premia sus esfuerzos por hacerlo bien esta temporada con un monoplaza rápido, pero poco fiable.
Por su parte, Kimi Raikkonen se ha visto desplazado a la cuarta posición por tan solo un punto, lo cual no empaña la temporada de su regreso a la Fórmula 1 en la que ha terminado tercero de la general y ha sido el único piloto que ha finalizado todas las carreras.
Jenson Button, Mark Webber, Nico Hulkenberg, Nico Rosberg, Sergio Pérez y Felipe Massa (por este orden) completan los diez primeros de los jefes de equipo de Fórmula 1 en este 2012.

Top Ten Autosport de los jefes de equipo 2012

1. Fernando Alonso 269 puntos

2. Sebastian Vettel 198 puntos

3. Lewis Hamilton 177 puntos

4. Kimi Raikkonen 176 puntos

5. Jenson Button 104 puntos

6. Mark Webber 66 puntos

7. Nico Hulkenberg 50 puntos

8. Nico Rosberg 30 puntos

9. Sergio Pérez 30 puntos

10.Felipe Massa 27 puntos
Por Andrés Méndez/caranddriverthef1.com.

Domingo III de Adviento (C)

16-12-2012 DOMINGO III DE ADVIENTO (C)

Sof. 3, 14-18a; Is. 12; Flp. 4, 4-7; Lc. 3,10-18

Homilía de audio en MP3

Queridos hermanos:

- Hoy celebramos el tercer domingo de Adviento; comúnmente se le llama el domingo del ‘gaudete’, es decir, del ‘alegraos’. Las dos primeras lecturas que hemos escuchado nos exhortan a la alegría; pero no a la alegría que nace del vino, de una fiesta con baile, del que se goza por la victoria de su equipo de fútbol; ni siquiera dichas lecturas se refieren a la alegría del que le ha tocado la lotería o la quiniela. Cristo Jesús nos invita a una alegría más profunda: es la alegría del corazón, la que nos viene directamente de Dios. Es de este tipo de alegría de la que se nos habla el profeta Sofonías: “Alégrate y gózate de todo corazón. El Señor se goza y se complace en ti, te ama y se alegra con júbilo”; o S. Pablo: “Estad siempre alegres en el Señor. Os lo repito: estad alegres”. Pero sólo podemos estar alegres de verdad, si es el Señor mismo quien nos lo concede.

- Bautizados con fuego:

1) En el evangelio de hoy el protagonista es Jesús, y quien nos habla de Él es San Juan Bautista. Entre las cosas que dice éste de Jesús, voy a destacar éstas: “Él os bautizará con Espíritu Santo y fuego; tiene en la mano el bieldo para aventar su parva y reunir su trigo en el granero y quemar la paja en una hoguera que no se apaga”. En otras ocasiones ya os he hablado del Espíritu Santo: de sus dones y de sus frutos. Hoy quisiera profundizar un poco en lo que dice San Juan Bautista de que Jesús nos bautizará con fuego. ¿Qué quiere decir esto? ¿Tenemos experiencia algunos de nosotros de haber sido bautizados con fuego? ¿Y de haber sido bautizados con Espíritu Santo? Si las respuestas son negativas a las dos preguntas…, entonces, ¡vamos mal!; creo yo.

2) En muy diversas ocasiones y lugares he dicho ya que la fe cristiana no consiste en observar una serie de ritos religiosos en nuestra vida: la mera asistencia a la Misa, a novenas, a peregrinaciones, a procesiones… La fe cristiana no consiste simplemente en tener una determinada moral: no robar, no criticar, no tener rencor, no ser soberbio, no pecar contra la castidad, no ser envidioso… La fe cristiana no consiste en creer determinadas doctrinas: en la Santísima Trinidad, en la virginidad de María, en los siete sacramentos, en la resurrección de los muertos, en Jesús como verdadero Dios y como verdadero hombre… La fe cristiana consiste, nada más y nada menos, que en un encuentro personal entre Dios y nosotros.

3) Tener ese encuentro personal con Dios es lo mismo que decir que hemos sido bautizados con Espíritu Santo y fuego. Dos ejemplos de sobra conocidos son el acontecimiento de Pentecostés sobre los apóstoles (Hch. 2, 1-6. 15-21) y la conversión de San Pablo (Hch. 9, 1-8). Pero el ejemplo que hoy quiero comentar es el de un bautismo ‘a fuego lento’. Se trata del caso narrado por el mismo Jesús en la parábola del hijo pródigo: “Ya había gastado todo, cuando sobrevino mucha miseria en aquel país, y comenzó a sufrir privaciones. Entonces se puso al servicio de uno de los habitantes de esa región, que lo envió a su campo para cuidar cerdos. El hubiera deseado calmar su hambre con las bellotas que comían los cerdos, pero nadie se las daba. Entonces recapacitó y dijo: ‘¡Cuántos jornaleros de mi padre tienen pan en abundancia, y yo estoy aquí muriéndome de hambre!’. Ahora mismo iré a la casa de mi padre y le diré: ‘Padre, pequé contra el Cielo y contra ti; ya no merezco ser llamado hijo tuyo, trátame como a uno de tus jornaleros’. Entonces partió y volvió a la casa de su padre” (Lc. 15, 14-20). Dios permitió que el hijo pródigo gastara de mala manera sus bienes. Quien tiene bienes (de cualquier tipo) y tiene su corazón asentado en ellos, no escucha a nadie, y a Dios menos todavía. Habiendo gastado todo, el hijo “comenzó a sufrir privaciones”: primero sufrió las privaciones materiales por no poder comer, vestirse, dormir bajo techo... Después sufrió las privaciones de las amistades, que ya no estaban con él, pues ya no tenía dinero. También sufrió las privaciones de la soledad, del desprecio, de la incertidumbre, del miedo, de la humillación, de la impotencia, de la suciedad... Todo en lo que el hijo pródigo confiaba le había desaparecido. Se veía en un estado como nunca se había visto. Empezó a mirar y a ver el mundo desde otra perspectiva. El hijo pródigo estaba siendo bautizado con fuego. El bautismo de fuego es puesto por Dios en nuestros corazones para ser avivado y quemar la “paja” de la inmadurez. Como la paja es inevitable hasta que madura el trigo, asimismo hay un fuego que consume la escoria, la vanagloria, el protagonismo, las motivaciones egoístas… ¡Gracias a Dios por el bautismo de fuego que nos da para incinerar todas estas imperfecciones! El bautismo con fuego quema y deshace el pecado, la sordera y la ceguera en los que estamos inmersos. El bautismo con fuego saca a la luz tantos dones, regalos, talentos y cualidades que estaban sepultadas bajo nuestros egoísmos, soberbias, intereses malsanos… El bautismo con fuego quema la hojarasca y deja a la vista el corazón y el espíritu que un día Dios nos había regalado.

4) Dice el libro del Eclesiástico: “Después surgió como un fuego el profeta Elías, su palabra quemaba como una antorcha”(Eclo. 48, 1). O el mismo Jesús nos dice en el evangelio: “He venido a traer fuego sobre la tierra y ¡cuánto desearía que ya estuviese ardiendo!” (Lc12, 49). Dice igualmente el catecismo de la Iglesia Católica: “Como el fuego transforma en sí todo lo que toca, así el Espíritu Santo transforma en vida divina lo que se somete a su poder” (CIC 1127). El bautizado con fuego es transformado él mismo en fuego y así puede también él quemar a otros. Como una colilla en medio del monte es capaz quemar miles y miles de hectáreas, un bautizado con fuego por Jesús y por su Santo Espíritu puede ‘quemar’ con ese mismo fuego a los que le rodean. A ninguno de nosotros nos gusta arder ni que nos quemen, pero en ello está nuestra vida. Tantas veces echamos agua a los fuegos que Dios nos acerca, pero, quienes, finalmente, se dejan quemar y quienes queman, serán reunidos en el granero de Dios: el Reino de los cielos. Quienes no quememos ni nos dejemos quemar, entonces sí que, como dice el evangelio, arderemos al final de los tiempos “en una hoguera que no se apaga”. Sobre esto último San Pablo tiene un texto precioso para meditar en esta semana: “El fundamento ya está puesto y nadie puede poner otro, porque el fundamento es Jesucristo. Sobre él se puede edificar con oro, plata, piedras preciosas, madera, pasto o paja: la obra de cada uno aparecerá tal como es, porque el día del Juicio, que se revelará por medio del fuego, la pondrá de manifiesto; y el fuego probará la calidad de la obra de cada uno. Si la obra construida sobre el fundamento resiste la prueba, el que la hizo recibirá la recompensa; si la obra es consumida, se perderá. Sin embargo, su autor se salvará, como quien se libra del fuego. ¿No sabéis que sois templo de Dios y que el Espíritu de Dios habita en vosotros? Si alguno destruye el templo de Dios, Dios lo destruirá a él. Porque el templo de Dios es sagrado, y vosotros sois ese templo” (1 Co 3, 11-17).

ASÍ SERÁN LOS MOTORES TURBO F1

La temporada de Fórmula Uno del año 2014 marcará la reaparecición de los motores turboalimentados. El cambio de la normativa de motores pudiese resultar traumático para muchos equipos puesto que el diseño de los monoplazas debe hacerse partiedo de la ubicación y del peso del motor. Por tal razón los actuales motoristas del campeonato admiten que ya llevan tiempo invertido tanto en investigación como en desarrollo de las nuevas configuraciones técnicaspero todavía queda camino por recorrer, inclusive a día de hoy desconocen a cuántos equipos habría que suministrar motores.
Siguiendo la tendencia de los coches de calle de reducir la cilindrada de lo motores y turboalimentarlos, los actuales V8 de 2,4 litros aspirados darán paso a motores mucho más pequeños, V6 de 1,6 litros con turbo, con el régimen de giro limitado, pasando de los actuales 18.000 rpm a 15.000 revoluciones, aunque es probable que no lleguen a girar tan rápido por el límite que existirá en el caudal de combustible que se podrá inyectar en el motor, un factor clave.
La presión de entrada de combustible a los pistones no podrá superar los 500 bares y una inyección mínima de un 75% deberá ser directamente en los cilindros. El caudal en ningún momento podrá ser superior a 100kg/h, y el modo de inyectar el combustible en el cilindro marcará la diferencia con la introducción de la inyección directa. Hasta ahora no estaba específicamente prohibida la inyección directa, pero existía un límite de presión de gasolina que hacía imposible utilizarla, con la mejora en la tecnología ahora ya se puede hacer, en este caso la F1 se beneficiará de la experiencia lograda con los coches de calle ya que es el sistema utilizado en los nuevos motores. Recordar que los motores F1 utilizan una inyección indirecta es decir, el combustible se introduce fuera de la cámara de combustión. En los motores de gasolina, el carburante es inyectado en el colector de admisión, donde se inicia la mezcla aire-combustible antes de entrar en el cilindro. Para que veáis como funciona os pongo este vídeo muy aclarativo.

Aunque la normativa técnica sigue siendo restrictiva, definiendo elementos clave como el ángulo de la V, el número de válvulas y el diámetro de los cilindros (80 mm), existen miles de alternativas en otros aspectos en un motor turboalimentado y con varios sistemas de recuperación de energía. Además ha habido una cierta relajación en los materiales que se pueden emplear, como el magnesio, ahora prohibido, y que se podrá emplear en algunos componentes para ayudar a los técnicos a llegar al peso mínimo del motor. El bloque y la culata seguirán siendo de aluminio con un peso mínimo del conjunto del motor de unos 155 kilos.
El principal cambio para los diseñadores de motores será la reintroducción del turbo, ausente en la Fórmula 1 desde 1988. Las normas estipulan que los coches pueden montar un sólo turbo, y que su eje debe de estar paralelo al cigüeñal del motor y a menos de 25 mm de él, lo que se traduce en que sólo puede ir delante o detrás del motor, y como los escapes tienen que salir hacia atrás del coche es muy probable que todos los motores lleven el turbo detrás.
Todos los coches montarán intercoolers para enfriar el aire, por lo que los aerodinamistas tendrán que encontrar el mejor lugar donde colocarlos. Con el límite de caudal de combustible la presión del turbo rondará los 2-3 bares, y la temperatura del aire en la salida del compresor rondará los 140-150ºC, por lo que por eficiencia volumétrica y resistencia a la detonación, enfriar el aire proporcionará una mayor eficiencia del motor. Así que el intercooler será otro conjunto a refrigerar y habrá que buscar el equilibrio porque los aerodinamistas preferirían no tener que crear nuevas entradas de aire y alojar otro radiador, mientras que los motoristas querrán enfriarlo lo máximo posible.
Aunque el motor V6 por sí solo no será tan potente como los actuales V8, se espera que los coches sean de media unos cinco segundos más lentos por vuelta, la potencia de todo el conjunto sí que lo será gracias a la introducción de sistemas híbridos mucho más potentes que los actuales KERS, y éste es sin duda uno de los mayores retos en los nuevos motores. Este apartado lo analizaremos en un artículo más detallado próximamente pero os diré que constará de dos motores-generadores eléctricos, uno el cinético, que es esencialmente el KERS actual, y otro para la recuperación de la energía calorífica. Lo realmente complicado será cómo configurar el funcionamiento del conjunto de motor de gasolina y los dos eléctricos.
Renault, uno de los tres fabricantes que se ha comprometido a fabricar estos nuevos motores, ha sido el primero en enseñarnos el suyo. Aunque no es el diseño definitivo, nos permite comenzar a comprender cómo funcionarán estos propulsores.

Nuevo motor Renault.

Los grandes equipos tiene experiencia en este tipo de motores aunque parece que Renault lleva algo de ventaja. Tanto Ferrari como Mercedes han confirmado que seguirán adelante con el nuevo reglamento que entrará en vigencia en el 2014, por su parte Cosworth y Pure no parece que puedan hacerlo puesto que no cuentan ni con presupuesto ni con un proyecto consolidado por tanto tanto Mercedes como Ferrari serán los únicos equipos capaces de fabricar su propio motor, los demás equipos serían clientes y eso puede ser importante para ellos ya que sus motores estarán proyectados y fabricados para sus especificaciones mientras los demás tendrán que adaptarse a ellas. Al ser nuevos los V6 Turbos, y no existir una datos previos, lo más probable es que la brecha entre los autos punteros y el resto del grupo se abra de manera importante, aunque para ser sinceros y mirando al pasado, Ferrari no ha tenido buenas experiencias con sus turbos
Renault, se supone, es casi seguro, que Red Bull seguiría siendo el estandarte, en tanto Lotus, Williams y Catherham estarían a la espera para el 2014.

Los motores V6 Turbos no serán nada baratos y la desbandada de motoristas pudiese continuar si en los próximos años el “negocio” no resulta rentable. Solo en planificación, investigación, construcción y puesta a punto cada motorista ha gastado fácilmente unos 20 millones de Euros el problema puede ser ese, muchos equipos y pocos motoristas.

Para solucionar posibles problemas, anda dando vueltas una propuesta que pudiese permitir usar los actuales motores V8 aspirados y los V6 Turbos, que cada quien pudiese elegir según su criterio y presupuesto. Pero se tendría que emparejar su rendimiento con lo cual se volvería al punto de partida.
Ya veremos como queda la cosa.

Fuente: Yallaf1, Fanf1, Racecar Engineering

Actualización 12-1-13
La primera imagen del motor Mercedes para el 2014

Nota: Algunos de ustedes pueden estar más avanzado en los aspectos técnicos de la F1, así que hasta cierto punto puede que esté familiarizado con la siguiente información y que las explicaciones dadas sobre conceptos sean ya conocidos. Como ignorante que soy de todo lo concerniente a la mecánica y demás conceptos de la F1 y tras intentar encontrar artículos que dieran algo de luz sobre el tema con explicaciones fáciles y entendibles y no encontrar mucho, mis artículos están dirigidos sobre todo a los que, como yo quieren encontrar artículos didácticos, de fácil asimilación para salir de las dudas y podamos aprender todos juntos. Espero que os gusten.

TÚNELES DE VIENTO: LINEAS DE CORRIENTE

Bueno, empezamos el tercer artículo sobre los túneles de viento y ahora llega el turno a las líneas de corriente, su interpretación y su importancia a la hora de diseñar un buen F1. En el mundo de la automoción, a igualdad de potencia de motor, las mejoras aerodinámicas ayudan a correr más y ahorrar combustible. A la hora de reducir el consumo, una carrocería que penetre bien el aire influye un 50% más que el peso del vehículo y ese dato mejora hasta el 80% si las velocidades son altas. Por eso todas las marcas invierten mucho tiempo y más dinero en probar su tecnología en los túneles de viento.
Como pudimos ver en el anterior post, las mediciones de los distintos parámetros producen una gran cantidad de datos que tienen que interpretar los ingenieros, el inconveniente es que dichas medidas son puntuales y su representación a nivel global se hace muy compleja. La capacidad de cálculo de las computadoras actuales hace algo más sencilla la interpretación de los resultados pero hay que fiarse de la computación y eso es mucho hablar. Por tanto los ensayos y la comprobación de que esos datos coinciden con lo diseñado son necesarios.

¿Pero cómo? Bien, realmente todos los datos de presión, fuerzas, etc. son producidos por la interacción de los flujos de aire en su tránsito por el vehículo. El estudio del movimiento de los fluidos, en general es un problema muy complejo. Las moléculas de un fluido, además de ejercer entre si acciones mutuas de gran importancia, pueden tener diferentes velocidades y estar sujetas a distintas aceleraciones. Por esta razón es necesario tener en cuenta conceptos adicionales al aplicar las leyes de la dinámica a los fluidos en movimiento y uno de ellos es su interacción con la superficie del vehículo y para poder ver ese tránsito son necesarias unas técnicas que ayudan a poder interpretarlos, son las conocidas líneas de corriente.

Para aclarar las ideas vamos a describir algunos conceptos importantes. Empezaremos por el flujo que se define como cualquier fluido que se encuentra en movimiento, sea agua, arena, gasolina pero en nuestro caso utilizaremos el aire. Este aire tiene unas características, las llamadas variables físicas (temperatura, presión, densidad) que hay que tener en cuenta a la hora de hacer los ensayos, por ejemplo, no es lo mismo el aire a nivel del mar donde su presión, densidad son mayores que por ejemplo a 800 metros de Interlagos donde esas medidas son menores ya que la atmósfera es menos densa por la acción de la altura. Por tanto es importante tener en cuenta esas variables físicas a la hora de hacer los cálculos.

Ejemplo de lineas de corriente.

Centrándonos en el aspecto aerodinámico vemos que en el aire hay moléculas que estás en movimiento y que irán más o menos rápidas dependiendo de la velocidad del vehículo. Si pudiéramos ver esas moléculas veríamos que cada una llevan una trayectoria definida y esas trayectorias es a lo que se le llama “líneas de corriente”. Por tanto una línea de corriente es una línea continua trazada a través de un fluido y nos indica la dirección que lleva el fluido en movimiento en cada punto del fluido.

Una vez intentado aclarar los conceptos entramos en materia.

¿Cómo observar los flujos y determinar las líneas de corriente? Hay varios métodos para hacer visible el aire aunque los más utilizados son el humo, las partículas en suspensión, colocar hilos en la superficie del modelo, este último método visto en las pruebas de los coches en pista. A veces, hay comportamientos del aire como los vórtices que son difíciles de apreciar por el ojo del ser humano o simplemente no tenemos tiempo suficiente para fijarnos en todo. Por esta razón normalmente se graba o fotografía el ensayo en alta calidad para a posteriori poder estudiarlo las veces que sea necesario.

Ahora veremos de forma básica su interpretación. Cuando un coche acelera subiendo y bajando una colina y frena para tomar una curva complicada, el flujo de aire alrededor del mismo no se mantiene estable y se desvincula del vehículo. Esta separación aerodinámica crea un arrastre adicional que frena el coche y fuerza al motor a trabajar más. El mismo fenómeno afecta a aeronaves, botes, submarinos e incluso pelotas de golf. Para reducir los arrastres nos interesa ver por donde circulan los flujos, que caminos trazan y de qué forma. Además, a través de ellas podemos determinar si el flujo es laminar o es turbulento y también si está adherido a la superficie o no (capa límite).

Vamos a diferenciarlos. Un fluido puede ser de distintos tipos dependiendo de lo “ordenadas” que vayan las moléculas. Por ejemplo, no es lo mismo que todas las moléculas vayan unidas, bien ordenadas y todas a la misma velocidad y dirección que cada una a su aire, nunca mejor dicho, con direcciones aleatorias y velocidades distintas. Así tendremos dos tipos de flujos, el laminar cuando sus partículas se mueven a lo largo de trayectorias de forma suave, en láminas o capas, de manera que una capa se desliza suavemente sobre otra capa adyacente y el flujo turbulento que es cuando sus partículas se mueven en trayectorias muy irregulares que causan colisiones entre las partículas, produciéndose un importante intercambio de cantidad de movimiento entre ellas que tren como consecuencia pérdida de energía en todo el flujo.Como os comenté las variables físicas influyen en los flujos, por ejemplo la acción de la densidad del aire amortigua la turbulencia en un flujo ¿qué significa esto? Pues que una pieza de un F1 que en la pista de Valencia produce una turbulencia pequeña, si se utilizara en Interlagos y no se revisara produciría una perturbación aún mayor con la consiguiente pérdida de eficacia. Por tanto, si tenemos un fluido con baja viscosidad, alta velocidad y de gran extensión, moviéndose con un flujo laminar, éste se convertiría muy rápidamente en un flujo turbulento.

¿Qué es lo que se busca a la hora de diseñar un F1? Bien, los ingenieros lo que intentan encontrar el menor coeficiente de resistencia aerodinámica, es decir la menor resistencia posible al avance del vehículo y una de las formas de conseguirlo es intentar que los diseños, tanto de alerones como de la carrocería generen la mayor cantidad de flujo laminar posible ya que este tipo de flujo es más estable, predecible, eficaz y consigue los mejores resultados de generación. Para ello empiezan por el alerón delantero que empiezan a canalizar los flujos que llegan al coche, una parte lo dirige hacia los pontones de refrigeración, otra parte la conduce al suelo y por último, por encima de los pontones, siempre intentando reducir al máximo el flujo turbulento. Por tanto, el alerón delantero es una de las partes más críticas del coche ya que si tiene un diseño fallido compromete todo el transito sobre el coche. El resto del flujo laminar que llega a la zona trasera procede del que no interactúa con el alerón, el que bien por la parte superior del morro.

Claro ejemplo de rotura del flujo laminar.

Pero no todo es positivo o negativo en la vida, depende de cómo se diseñe se puede conseguir beneficios de algo indeseable. Hay elementos que por sí son grandes creadores flujo turbulento, como es el caso de las ruedas, con diferencia el mayor de todos y en menores medidas el difusor, el alerón trasero o incluso los retrovisores, pero también los ingenieros pueden crear intencionadamente turbulencia para mejorar el rendimiento del coche. Un ejemplo sería el que se origina desde el alerón delantero. Algunos elementos del alerón junto a las ruedas puede originar un vórtice (un remolino para que se entienda mejor) que gira en una dirección concreta y que es dirigida hacia las zonas bajas de los pontones de los radiadores. Esa turbulencia controlada tiene una función importante, extraer aire de debajo del fondo plano. Esto origina una zona de baja presión (vacío) aun mayor con lo que se aumenta la carga. Si por ejemplo, en lugar de girar el remolino en la dirección comentada lo hiciera de forma contraria, en lugar de extraer, introduciría aire y el resultado sería todo lo contrario. Así de complejo es el tema pero son los casos más contados.

Por tanto las turbulencias controladas son útiles pero las no controladas producen mayor resistencia al avance. ¿Pero cuál es la causa de esa pérdida de eficacia? Como comenté, cuando un objeto se sitúa dentro de un flujo el aire empieza a circular sobre su superficie hasta sobrepásalo. En el caso de ser laminar, todas las moléculas pasarán por el objeto sin alterar su comportamiento con respecto al grupo, es decir, la circulación del grupo seguirá siendo en grupo, puede que cambie o no de dirección del flujo pero siempre lo hará de forma ordenada, eso sí, disminuyendo su efecto a medida que nos alejemos del objeto.

¿Qué pasa cuándo se origina una turbulencia? Imaginaros cuando un cuchillo corta un gran bloque de gelatina con la hoja en posición horizontal, si el corte es limpio siempre hay gelatina por encima y por debajo de la hoja, es decir la hoja siempre está en contacto con el gel. Si el corte se hiciera con la hoja inclinada, al pasar por la gelatina la cara anterior está en contado con la gelatina la posterior no, y en su avance se genera un vacío que hace atraer gelatina para rellenar ese hueco. Pues lo mismo ocurre con el aire, si se origina una turbulencia se crea una zona de baja presión o lo que es lo mismo una zona de vacío donde no hay moléculas de aire. Pero ese vacío no es estable, el aire tiende a estabilizar las presiones rápidamente y cómo lo hace, atrayendo moléculas de las zonas adyacentes, sería como si hiciéramos un boquete en el agua creando un vacío ¿qué hace el agua? Pues rellenarlo, verdad, lo mismo hace el aire al igualar las presiones pero que trae como consecuencia. Imaginaros que el boquete en el agua fuera muy grande y una persona estuviera nadando en el borde del mismo y quiere alejarse de él ¿Qué ocurriría? Que sería arrastrado hacia el interior, pues lo mismo ocurre con el aire, ese vacío atrae todo lo que hay a su alrededor y como el objeto esta muy cerca se origina una succión del mismo con el siguiente lastre al avance del objeto.

En rojo se aprecian las zonas de muy baja presión

Esto es un factor muy importante ya que gran parte de las turbulencias que se originan en un F1 se crean en la parte trasera. Recordar que entre el fondo plano y el suelo se crea una inmensa zona de bajas presiones que intenta pegar el coche en el suelo y esa zona concluye en la zona del difusor, justo donde interactúa con el flujo procedente de la parte superior de la carrocería en transito entre el suelo y la parte baja del alerón trasero y tiene efectos negativos en el coche, disminuirlo en la mayor medida es el objetivo de los ingenieros aunque estas zonas de bajas presiones y turbulencia no solo afecta a el coche, también complica o facilita la tarea de los demás coches que circulan por detrás y pongo dos casos.

Si un coche circula detrás de otro, todas las turbulencias impiden que llegue y por tanto genere sobre su superficie flujo laminar con la consiguiente pérdida de rendimiento del perseguidor cuando están cerca. Con la normativa actual que disminuyó la carga aerodinámica de los coches, las turbulencias son “menores” y no están tan comprometidos como en años anteriores cuando un coche no podía rodar cerca de otro ya que perdía agarre muy fácilmente y dificultaba las posibilidades de los adelantamientos.

Por otro lado puede traer beneficios a los rivales como es el caso del rebufo. Esta técnica consiste en que un coche intente alcanzar la zona de vació que origina el coche que le antecede, consiguiendo disminuir la resistencia al avance, aumentar su velocidad y por tanto facilitar el adelantamiento.

En fin, interesante y apasionante apartado de la técnica. De su buena o mala utilización depende la creación de desastres o maravillas, de ahí la importancia de un buen trabajo. El próximo artículo cerrará la serie, dará una visión global de todo lo comentado y que elementos son importantes para crear un buen coche, pero eso será otra historia.