Aerodinámica

gringo_teje. · **Aerodinámica -** 25-12-2007, 10:00:03

La aerodinámica del R28, la nueva arma de Fernando Alonso

(Análisis técnico) El equipo Renault sufrió problemas aerodinámicos durante toda la temporada 2007. Su objetivo para 2008 es solucionarlos y volver a recuperar su rendimiento

La aerodinámica es una parte fundamental de la F1

Fuente: Renault F1

En 2007, el equipo se enfrentó a dos problemas distintos. En primer lugar, el cambio a los neumáticos Bridgestone afectó seriamente la eficacia aerodinámica en la parte delantera del coche. En segundo lugar, los datos calculados en el túnel de viento de Enstone no se dejaron sentir en la pista.
Los ingenieros comprendieron dónde estaba el problema y trataron de solucionarlo. Actualmente, el equipo está trabajando duro en el diseño de su nuevo R28. El objetivo para la próxima temporada es recuperar el rendimiento perdido y volver a ocupar los puestos de cabeza. Los resultados de las primeras simulaciones son alentadores y la escudería gala se muestra optimista.
La teoría aerodinámica
La fuerza aerodinámica está generada por la diferencia de presión que generan las dos caras de un alerón o de una parte de la carrocería. El origen de este fenómeno está en la velocidad de las moléculas del aire que fluyen sobre las superficies. Cuando dos moléculas llegan al ángulo de atracción de un alerón al mismo tiempo, una fluye sobre la superficie superior del alerón mientras la otra fluye sobre su superficie inferior. Después, se encuentran. Pero la trayectoria de la primera es más corta que la de la segunda, y tienen diferente velocidad: la que fluye sobre la parte superior del alerón es más lenta que la que fluye sobre la parte inferior.
Esta diferencia de velocidades origina una diferencia de presiones, y esta es la causa del downforce. Cuanto mayor sea la diferencia de velocidades, mayor será la diferencia de presiones. Pero esta fórmula tampoco se cumple a rajatabla.
Si la distancia que deben cubrir las moléculas de aire que fluyen por debajo del alerón es muy grande, se pierden antes de encontrarse con las moléculas que fluyen sobre la superficie superior, lo que origina una espectacular reducción de la potencia. Esta es la razón por la que los ingenieros superponen varios alerones con pequeñas superficies y casi nunca montan un único elemento. Esta solución permite que las moléculas atraviesen la superficie inferior a una mayor velocidad, impulsadas por las otras moléculas que fluyen sobre la superficie inferior.
Por supuesto, la downforce va siempre acompañada por una resistencia aerodinámica. El objetivo de los aerodinamistas es localizar la carga y minimizar sus consecuencias. En realidad, conciben el coche como un enorme alerón. El difusor acelera el flujo del aire bajo el suelo y genera la máxima diferencia de presión entre las superficies superior e inferior del coche.
¿Qué parte del coche tiene la mayor influencia aerodinámica?
Es difícil dividir las distintas partes de la downforce total y atribuirlas a un elemento específico del coche. Sin embargo, sí puede afirmarse que el difusor genera el 40% del total de downforce mientras el alerón delantero genera el 25% (solo un 10% cuando se crean turbulencias en el extremo delantero del coche), y el alerón trasero genera un 35%.
La aerodinámica sigue siendo el modo más económico para mejorar el rendimiento. Los equipos invierten al menos el 20% de su presupuesto en este área porque saben que existe una relación directamente proporcional entre el número de elementos que son probados en el túnel de viento y las ganancias en la pista. Esto explica que el ING Renault F1 Team comenzara a probar en su túnel de viento siete días a la semana, las 24 horas del día, hace 2 años.

Rogelio_Pleba · 25-12-2007, 10:06:06

Imagino que la imagen no acompañaba a la noticia, porque no creo que Renault ponga una noticia de su aerodinámica utilizando un dibujo de un BAR con Jacques Villeneuve de piloto.

gringo_teje. · 25-12-2007, 10:13:46

Supongo que es un ejemplo de los resultado de un túnel de viento, o por lo menos lo que podría llegar a ser

gringo_teje. · 26-12-2007, 08:25:11

Túnel de viento Fórmula 1

Aunque la pista és la meta final, el túnel de viento es donde se encuentra el verdadero desafío.

Primeramente, se crea un modelo a escala, en el que cada detalle del vehículo és reproducido fielmente. La mayoría de los túneles de viento de Fórmula 1 pueden alojar reproducciones de un 40 o 50% del tamaño real.

Durante el transcurso del periodo de pruebas en cada premio se cambian decenas de pequeños detalles para comprovar si mejora el rendimiento: morros alternativos con otras formas, entradas de aire, alerones delanteros y traseros y una infinidad más de cosas. Los efectos del aire en diferentes zonas del vehículo suelen estar relacionados entre sí, por lo que el proceso se complica. Los aerodinamistas saben también que los factores externos influirán en el rendimiento del monoplaza: una ráfaga de viento o el aire turbulento producido por el coche que va delante.

Los mejores equipos cuentan con hasta 5 aerodinamistas a causa de la cantidad de factores que hay q tener en cuenta. Las pruebas en los túneles de viento no están limitadas al periodo de gestación de un coche, aunque ciertamente es cuando más se trabaja en esto. Esta tarea continúa a lo largo de la temporada, ya que siempre se están creando refinamientos para mejorar resultados.

Hay mucho más en el túnel de viento de lo que pueda parecer a primera vista. Las fotografías publicadas de túneles de viento en funcionamiento, normalmente, muestran el modelo a escala colacado sobre una base conocida como sección de trabajo, pero esta es una parte muy pequeña de toda la instalación. Escondida se encuentra una enorme turbina que genera el flujo de aire que pasa por la maqueta. El aire viaja una distancia considerable antes de llegar a la zona de trabajo. Antes se acelera a través de las paredes, el suelo y el techo convergiendo para formar parte de lo que se conoce como tubera de concentración.

Después de llegar a la zona de trabajo, el flujo de aire vuelve a circular por la turbina para pasar por el modelo a escala una y otra vez. Esto garantiza unos resultados más regulares, ya que el aire fresco del exterior produciría variaciones en la temperatura, lo que alteraría la densidad del aire de forma impredecible.

Para simular las condiciones más semejantes a las reales, la maqueta, sujetada desde arriba por un brazo mecánico, se coloca sobre una cinta móvil que simula el movimiento de la superficie de una carretera bajo el automóvil.

Es curioso que las cuatro ruedas no están sujetas al modelo. En realidad, se encuentran sujetas con unos brazos horizontales montados a cada lado del suelo móvil y reposan sobre éste, que las hace girar a la velocidad apropiada. Esta solución permite las medidas de soporte aerodinàmico independientemente en cada rueda.

Por su gran tamaño, las ruedas crean bastante resistencia: aproximadamente un tercio de la resistencia aerodinámica global de todo el monoplaza. Los aerodinamistas intentan averiguar como los niveles de resistencia de las ruedas son influenciados por los cambios en otras partes del monoplaza.

El brazo que sujeta el modelo a escala es parte del complejo sistema que miden los esfuerzos que actúan sobre la maqueta. Los datos resultantes són enviados a un ordenador central situado en la sala de control, justo delante de la zona de trabajo.

También se usan métodos como el láser, que ofrece la ventaja de ser capaz de medir de forma precisa las características del flujo de aire sin intervenir en él.

Además, las pruebas en los túneles de viento se complementan cada vez más con el análisis en sofisticados programas informáticos. Una rama emergente de estos estudios es conocida como dinàmica de flujos computacional (Computacional Fluid Dynamics, CFD) y permite predecir con cada vez más eficacia el rendimiento neto aerodinamico de un cuerpo antes de ser construido.

gringo_teje. · 26-12-2007, 08:28:56

Aerodinámica Interna

Los motores sufren mucho. Su propia naturaleza de tener que crear movimiento a través de la combustión significa que hay mucho calor residual del que hay que deshacerse. Hacer esto de un modo eficaz es una misión del sistema de refrigeración y la aerodinámica interna - si no hace su trabajo de forma efectiva las temperaturas subirán y el motor explotará. Es una cuestión de transferencia de calor - de trasladar el calor desde donde no es querido, hasta un lugar que puede soportarlo - y el proceso es continuo. El calor de la combustión del motor es transferido hacia líquidos refrigerantes, que son bombeados por todo el coche. Estos fluidos fluyen por los radiadores, donde el calor es disipado mediante el flujo de aire, y después regresa al motor para hacer su trabajo una vez más.

La cantidad de refrigeración se ve afectada por dos factores - el área de los radiadores, y la cantidad de aire que fluye por ellos. El propósito de los radiadores (que deberían llamarse intercambiadores de calor) es obtener la mejor refrigeración posible. Lo grande es malo - principalmente debido a la aerodinámica, pero también por el peso - y la eficiencia se logra mediante la refrigeración óptima a la vez que se minimiza la resistencia aerodinámica creada por todos los elementos. Para maximizar la refrigeración, la parte frontal del radiador consta con una concentración de pequeños tubos con líquido, que aumentan la superficie utilizada para la refrigeración sobre el radiador, la velocidad en la que fluido caliente circula a través del radiador, y finalmente la diferencia de temperatura entre ellos.

Es la combinación de estos tres factores lo que dicta la eficacia del radiador. Los coches cuentan con dos líquidos para la refrigeración - agua y aceite - y tiene un radiador para cada uno. Pero los equipos suelen adquirir los radiadores de compañías especializadas, por lo que no pueden influenciar el diseño más que en el tamaño. Además, debido a que los líquidos pasan a la velocidad especificada por la compañía de motores, todos los equipos pueden hacer es concentrarse en obtener el mejor flujo de aire posible a través del radiador. Esto nos lleva a diseño de los conductos.

Para minimizar la resistencia aerodinámica creada por la obstrucción en el flujo de aire, se utiliza un conducto para frenar el aire justo antes de que entre en el radiador - la resistencia varia con la velocidad, por lo que aumenta según aumenta la velocidad. Simplemente, las leyes de la aerodinámica dicen que el flujo de masa (que está relacionado tanto con la velocidad como con el área) debe ser constante a través de un conducto. Por ello, su el área transversal de un conducto aumenta, la velocidad tendrá que disminuir para conseguir menor resistencia. Desgraciadamente no es tan sencillo, ya que cuando la velocidad del aire en los radiadores disminuye, también lo hace su eficacia a la hora de refrigerar. Sin embargo, un simple cambio en el tamaño solucionará este problema, y debido a que la resistencia aumenta de forma lineal (es decir, uno por uno) con el área, comparado con el cuadrado de la velocidad, los ingenieros pueden reducir la resistencia total.

La mejor posición para los conductos es en los pontones, y es por eso por lo que los radiadores están situados ahí, a ambos lados del motor. A diferencia de los coches de calle, los de Fórmula Uno necesitan del flujo de aire causado por su propio movimiento para la refrigeración, por lo que no cuenta con ventiladores - cuando se está rodando a más de 200km/h no hacen falta. Sin embargo, cuando el coche no se está moviendo, los equipos utilizan pequeños ventiladores que se montan en la parte delantera de los pontones. En la foto se pueden apreciar las entradas de aire de los pontones.

Resumiendo, el conducto (que está dentro del pontón) frenará el aire entrante antes de que llegue al radiador, y una vez que el aire haya pasado el radiador, el conducto lo volverá a acelerar hacia la parte trasera del coche. Al pasar por el conducto, el aire atravesará cinco áreas. La primera es la entrada, que debe estar diseñada para permitir la entrada justa de aire.

En un coche de F1, las opciones sobre como situar la entrada son pocas - ya que los radiadores deben estar lo más cerca posible del motor, deben ir montados de forma lateral, y debido a la necesidad de un centro de gravedad bajo, cuanto más cerca del suelo estén, mejor. Lo malo de esto es que la temperatura de la pista hace que el aire de cerca esté caliente, algo negativo para la refrigeración, pero parece existir otra solución.

El aire que ha entrado por el conducto es expandido por un "difusor" que aumenta el área transversal (para no crear confusiones: es el difusor externo en la parte trasera del coche). En esta sección se utiliza un divisor de flujo para purgar la capa límite, que es un flujo de poca energía que tiene lugar en la parte delantera de la entrada de aire, que crece cuando el aire viaja a través de la superficie del coche y que no sirve para mucho. El difusor también debe estar diseñado para que se cree la menor capa límite posible, ya que esto reducirá el potencial de refrigeración en los bordes del radiador. Una vez que el flujo llega al radiador, este sufre un cambio de temperatura, tras el cual es acelerado en un tubo antes de ser enviado a la salida del conducto.

La situación y el tamaño de esta salida determinan la cantidad de aire para la refrigeración que pasa a través de los pontones, y muchos equipos cuentan con laterales de tamaño regulable. Una vez más, el tipo de circuito determina el tamaño de estos, ya que en una pista con una media de velocidad más baja no se logrará la misma cantidad de aire que un trazado rápido. Algunos equipos han probado utilizar el aire que sale de los pontones para mejorar la aerodinámica del coche, y la última tendencia es situar las salidas por delante de los alerones situados antes de las ruedas traseras, o permitir que el aire salga por "chimeneas" como en los McLaren. Si funciona en el túnel de viento, acabará en el coche.

Aunque no puede verlo, la aerodinámica interna es una de las partes más importantes del diseño de un coche de carreras. Si el equipo no sitúa su motor en un ambiente lo más "amable" posible, sus opciones de acabar las carreras se verán reducidas, y debido a que la velocidad es un factor crítico, la reducción de la resistencia resulta vital, por ello los equipos prestan cada vez más atención a la aerodinámica interna.

gringo_teje. · **El R28 -** 07-02-2008, 23:26:40

Esperemos que este secretillo haga del R28 la maquina veloz que todos deseamos

http://www.motor21.com/noticia.asp?dt=315&nt=39361

mclaren2007 · 08-02-2008, 09:01:36

"Para el equipo de Fernando Alonso, la aerodinámica puede ser clave esta temporada y podría hacer que su R28 lograse rebajar sus tiempos hasta cinco décimas por vuelta, tiempo vital para que Alonso luche de tú a tú con Ferrari y Mclaren por el título. El miedo al espionaje hará que Renault sólo pueda probarlo justo antes del GP de Australia, aunque no impedirá que os busquemos fotos sobre el revolucionario alerón."

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A ver... yo me pregunto, estos de Motor21... ¿se drogan?. O sea... Renault retrasando la incorporación de dicho alerón hasta poco antes del GP de Australia, y Motor21 esforzándose por conseguir imágenes del mismo. Es que de verdad... que asco me da el periodismo algunas veces.

txemazo · 08-02-2008, 09:03:28

Pues sí, como se lo curran con los tests ya se les ha ido un poco de las manos. Verás como al final el famoso alerón sea un bulo...

gringo_teje. · 08-02-2008, 20:46:12

sacar el alerón para el campeonato de Australia, o poco antes lo único que puede hacer es perjudicar les a ellos mismos y no crea que sea mentira sacar una trola como esa, le quitaría muchos puntos a la escudería Francesa.
Y no me refiero a los puntos del campeonato , jejeje.

First · 08-02-2008, 21:40:37

me decidi a hacer poor aburrimiento un aleron trasero para el Renault.

Se que es cutre pero.....

txemazo · 08-02-2008, 23:00:07

Si es que se llega a materializar el concepto, o los de f1today.nl se están descojonando vivos, no creo que sea tan convencional esa solución de innovadora tiene nada. Ya ferrari utilizó uno parecido y más recientemente honda, además estos tienen forma de M