Entre presiones anda el juego ( Fondo plano - Difusor trasero)

Repasando las entradas del blog me he percatado de que hemos hablado varias veces sobre escapes y difusores soplados y de la importancia de estos últimos, pero que en ningún artículo se ha explicado en qué consiste un difusor, y cuál es su función en un coche de Fórmula 1.

Pues bien, ya que es uno de los elementos del automóvil más importantes y que está constantemente en boca de cualquier aficionado a este deporte, vamos a explicar de la forma más sencilla posible que es.

Es imposible explicar este elemento aerodinámico sin explicar otro al que va inherentemente unido, el fondo plano.

Posiblemente estemos ante la parte más importante en cuanto a la aerodinámica se refiere, el conjunto de fondo plano y difusor. El primero es un panel de fibra de carbono y aluminio, con tres superficies planas, una “quilla” con una superficie elevada a ambos lados que va unida directamente a la parte inferior del chasis. Como última placa, es obligatorio colocar en el fondo plano del coche una plancha de madera, la cual tiene la función de comprobar la altura del vehículo, ya que la misma es revisada por la FIA al finalizar cada GP y se comprueba el desgaste de la misma, y si este es mayor del permitido, el coche sería descalificado.

El fondo plano se encuentra unido al difusor trasero, que no es ni más ni menos que la pieza con forma curvada hacia arriba que se observa en la parte trasera inferior del coche, justo debajo del alerón trasero. Esa forma curvada amplía el espacio entre la parte inferior del coche y el suelo, lo que hace que el flujo de aire pierda velocidad del mismo modo que lo hace el agua cuando el río se torna más ancho. En otras palabras, cuando el aire circula por debajo el fondo plano, la distancia entre el mismo y el suelo es mínima, por lo que el aire al tener menos campo por el que moverse circula a una gran velocidad. Al llegar al difusor, mediante el diseño de los mismos el espacio por el que circula el aire se va ampliado de forma regular, por lo que el aire se frena, y por tanto su presión aumenta, lo que hace que salga más rápido de la parte trasera del difusor. 

Pues bien, ese aumento de presión a la salida, que va unido a un aumento de velocidad del aire que circula por debajo del fondo plano, y por tanto una menor presión de este, provoca que al haber tal diferencia de presión entre el aire que circula por encima del vehículo ( más presión ) y el que circula por debajo (  menor presión ) "chupe" el vehículo al asfalto y ocasionando el llamado efecto suelo.

En resumen,  a medida que el aire avanza a través del difusor, este, tiene cada vez un mayor volumen, que es necesario ocupar. Entonces, el aire del fondo del coche, se acelera, para ocupar ese espacio libre.

Sin el difusor, ese cambio de presión para el aire sería bestial, lo que provocaría turbulencias en el monoplaza y por tanto una considerable pérdida de apoyo aerodinámico.

Esculpido alrededor de la caja de cambios, el difusor consta de varios túneles o segmentos que ocupan, virtualmente, todo el espacio que hay entre las ruedas traseras, es decir, “tratan” todo el aire que circula por esa zona.

Unos “separadores” colocados en el difusor dan forma al mismo, y canalizan todo ese flujo de aire. Al igual que el fondo plano se construye con fibra de carbono y aluminio, y pese a ser una extensión del fondo plano, va montado sobre la estructura de absorción de impactos trasera, que a su vez está fijada en al caja de cambios.

 

 En la imagen anterior vemos el esquema ( simplificado ) de un difusor, donde se tiene un mapa de presiones del aire sobre el mismo. La presión es menor mientras el color es más azúl, y amumenta conforme se torna en más amarillo / rojo.

En la parte delantera del fondo plano, en el centro, hay un “separador” vertical que dirije el flujo de aire a ambos lados y debajo del coche.

Así pues el objetivo del difusor es buscar el nivel óptimo de apoyo aerodinámico.

Pues bien, con este artículo y en su día con las explicaciones dadas sobre los escapes soplados creo que os podéis hacer el funcionamiento básico de todo este complejo entramado de acciones y reacciones físicas, que espero os ayude a entender un poquito mejor lo que vemos en la TV.

Sergio.

Toreando el aire. ( DRS y DDRS ) Parte 2.

Hace un par de semanas explicamos el funcionamiento del DRS y os emplazamos a un segundo artículo para hablar sobre el DDRS o “Doble DRS”.

En esta ocasión la cuestión es más compleja que con el simple DRS, pues no hay un sistema que como tal se denomine DDRS, sino que existen tres modelos actualmente en el desarrollo de la F1, en concreto el utilizado desde principio de temporada por el equipo Mercedes, el usado en algunas tandas libres por el equipo Lotus y finalmente descartado dado lo complejo de su uso, y por último el del equipo Red Bull.

En esta ocasión nos vamos a centrar en el del equipo de la marca de bebidas energéticas pues está siendo el que está aportando una diferencia real en la lucha por el campeonato.

Lo primero que hemos de plasmar es que el DDRS de Red Bull es un sistema de DDRS activo, es decir, se activa con el uso del DRS, lo que a tenor de la normativa para la próxima temporada estará prohibido. De aquí se deduce que el sistema únicamente resulta beneficioso cuando el DRS está activado, y de aquí extraemos uno de las razones por las que el Red Bull ha sido tan superior en las últimas clasificaciones donde ha copado la primera línea, únicamente rota esta supremacía por la pole de Hamilton lograda ayer sábado, y por el contrario ha visto como en la carrera, si bien tenían el mejor ritmo, la diferencia no era tan manifiesta.

Podríamos caer en el error de pensar que este sistema solo beneficia a los pilotos de la marca austriaca en las rectas aumentando su velocidad punta, algo que podríamos comprobar que no les ha librado de ocupar las últimas plazas en este registro, si bien, su séptima tan corta tiene más que decir en este apartado. El verdadero beneficio del sistema de los coches de Newey se produce en las curvas rápidas, donde podían entrar a una velocidad superior. 

Veámos el sistema:

Con el DRS cerrado, y por tanto el plano superior del alerón trasero en su posición normal a simple vista no se aprecia nada extraño en la criatura de Newey.

Pero cuando el flap superior del RB se alza y por tanto, se activa el DRS, se deja al descubierto dos agujeros, uno en cada lado de los soportes laterales del alerón trasero.

Dichos agujeros, no son mas que dos entradas que se ven conectas a sendos conductos que circulan por dentro de los soportes laterales del alerón trasero ( endplates ) y que llevan el flujo de aire a gran presión hasta su parte inferior, para acabar desembocando, y por tanto, lanzando ese "chorro" de aire contra la sección central del difusor trasero.

Todo esto produce que con el DRS activado el Red Bul sea capaz de generar una mayor carga aerodinámica en su parte trasera sin perder velocidad en otras zonas por tener que variar los reglajes del coche.

Una solución, a priori sencilla, pero que la mente de Newey ha llevado un paso más allá y que está siendo decisiva para que Vettel domine los sábados y se convierta posiblemente en tricampeón del mundo.

Sergio.