Flujo arriba, flujo abajo.

Antes de iniciar el desarrollo de este artículo me gustaría en primer lugar disculparme por cuantos errores pueda cometer durante el mismo, pues en esta ocasión el tema para alguien lego en cuestiones como las que vamos a tratar es bastante complejo, por lo que cualquier rectificación será bienvenida. 

La idea de este escribir este artículo nace de la siguiente imagen, y de los apéndices aerodinámicos marcados en rojo.

Al verlos, está claro que es fácil comprender que están ahí para cumplir alguna función aerodinámica, pero cuál es ésta? en qué consisten? son importanes esos "cacharritos" o son más estética que eficacia?  Después de una tarea de investigación, aquí la respuesta.

En diversas ocasiones hemos hablado en este blog sobre la importancia de la aerodinámica en los coches de competición, y en especial en el mundo de la F1. Pues bien, en esta ocasión, para intentar tratar el tema de forma gradual y ordenada empezaremos definiendo que se entiende por aerodinámica.

La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparece sobre los cuerpos sólidos ( en nuestro caso los monoplazas ) cuando existe un movimiento relativo entre éstos y el fluido que los baña, en este caso una mezcla de gases, como es el aire.

Como acabamos de decir, la aerodinámica es una rama de la mecánica de fluidos, por lo que es lógico dar una definición de fluido.

Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles, por lo tanto son deformables y fluyen indefinidamente ante fuerzas externas. El término engloba tanto a los gases como a los líquidos.

Dentro de las propiedades de los fluidos, las que aquí nos interesan son las que se denominan propiedades secundarias; que son la viscosidad, la conductividad térmica, la tensión superficial y la comprensión, en concreto las más relevantes en el campo de la aerodinámica serían la viscosidad y la compresión, pero dado que a velocidades inferiores a la del sonido, como es el caso de los F1, los gases son prácticamente incompresibles nos centraremos únicamente en la primera.

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, en otras palabras,  es la resistencia que se produce entre las capas de partículas cuando se aplica una fuerza contra ellas.

 Acabáis de leer capas de partículas, y es que sí, para estudiar el comportamiento del aire alrededor de un monoplaza, se considera que éste fluye en láminas o capas de partículas, unas encima de otras, que en condiciones normales tienen un movimiento ordenado como posteriormente veremos.

Dejado sentando lo anterior, el siguiente concepto que nos gustaría tratar es el de capa límite.

Si tuviéramos que definir el concepto de capa límite diríamos que es la zona donde el movimiento del fluido es perturbado por la presencia de un sólido, en nuestro caso un coche, con el que está en contacto.

 

Dicho lo anterior, centremos la cuestión. Sobre la pared o superficie del monoplaza, la velocidad relativa del aire es cero, es decir, cuando las partículas del aire contactan con el bólido, se ven arrastradas consigo debido a la fricción, por lo que si tomamos como referencia el propio coche, las partículas tienen velocidad cero.

Por tanto, esa primera lámina del fluido que tiene velocidad relativa cero, tendrá otra capa contigua que fricciona con ella, que se opone a su movimiento, pero dado que como hemos dicho en los gases las partículas tienen una pobre fuerza de cohesión entre sí, únicamente consigue decelerarla, pero no frenarla del todo pese a la fricción. Como os estaréis imaginando, esa segunda capa fricciona con una tercera y así sucesivamente hasta que llega un punto que la fricción se disipa del todo y las capas fluyen con normalidad, que es el punto donde acabaría la capa límite.

Llegados a este punto, parad un segundo y coged aire, ( que bien traído al caso ) porque ahora la cosa se complica. 

Dentro de la capa límite hemos de distinguir entre capa límite laminar y capa límite turbulenta.

Simplificando, en la capa límite laminar el flujo es laminar, es decir, el aire circula ordenado, las capas no se entremezclan y es eficiente a la hora de ser utilizado por alerones, carrocería, etc.

Mientras, en la capa límite turbulenta, el flujo es desordenado, las capas de entremezclan, se crean remolinos y la inestabilidad sobreviene, por lo tanto, es ineficaz para crear carga aerodinámica. Esta capa es ligeramente más gruesa que la laminar, y como el fluido se mueve en todas las direcciones, disipa mayor energía, por lo que la fuerza de fricción deriva de ella es mayor.

 En la primera imagen vemos un flujo laminar, mientras que en la segunda observamos un flujo turbulento.

Pues bien, como habrás podido deducir lo que le interesa a un F1 es que el aire que circula a su alrededor fluya de forma laminar, para que así le genere una eficiencia aerodinámica, desafortunadamente para ingenieros  y pilotos, esto no es tan sencillo.

Cuando entra en contacto con el coche el flujo laminar va perdiendo velocidad a lo largo de la capa límite, hasta que llega un punto en el que se para o incluso retrocede, provocando que la capa límite se desprenda y el flujo de aire ya no siga la forma de la carrocería.

 

Si llegamos a la zona de depresión, entramos en pérdida, pues se produce un vacio 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. Para que os hagáis una idea, mucho se dice que un F1 funciona como un avión pero con las alas invertidas, es decir, en vez de sustentarse en el aire se pega a el suelo. Pues bien, si lo anterior ocurre en un avión, es decir, el aire no sigue la silueta de las alas, se crea una zona de "vacío",  el avión “entra en pérdida”, es decir, se deja de sustentar y caería a plomo. Pues bien, si un F1 entra en pérdida, no tiene carga aerodinámica y por ende en incontrolable, en otras palabras, accidente seguro.

Pues bien, aquí es donde vuelve a salir a la palestra el flujo turbulento, que ahora veremos como ya no parece tan “malo”.

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. Además, se ha de tener en cuenta que cuando se desprende la capa límite, la sección efectiva del objeto aumenta, porque el fluido ya no sigue la forma de este y por tanto se produce una mayor resistencia. De forma contraria, a menor desprendimiento la sección efectiva es menor ,y por tanto, menor resistencia, puesto que el aire tiene que desviarse menos para rodear el obstáculo.

Así pues, vemos como se da la curiosa situación de que en ocasiones las turbulencias son necesarias para el funcionamiento aerodinámico de los vehículos.

Así pues recapitulando, dentro de la capa límite nos encontramos con que cuando el aire cocha contra el coche se crea un flujo laminar, eficiente aerodinámicamente, pero a lo largo que avanza por la carrocería este se va desprendiendo hasta tal punto que podría hacer entrar a los alerones en pérdida. Para que esto no suceda se ha de crear un flujo turbulento, para retrasar el desprendimiento de la capa límite, pero ¿cómo se crea un flujo turbulento y en que punto se ha de crear?

Pues bien, el verdadero sentido de este artículo es este, explicar qué son esos pequeños apéndices aerodinámicos que vemos en la foto y para qué sirven.

Pues bien, esos elementos se llaman generadores de vórtices o torbellinos, y lo que hacen esos pequeños salientes es precisamente, crear un “torbellino” o vórtice que energiza, es decir, aumenta su presión y velocidad, del flujo de corriente y evita el desprendimiento de la capa límite, retrasando por tanto, la entrada en pérdida, en otras palabras, crean un flujo turbulento.

Evidentemente lo crucial de este dispositivo es su punto de colocación, y este no debe ser otro que el punto de transición, es decir, aquel punto que suponga la mayor prolongación posible de la capa límite laminar, transformando ésta, en turbulenta, en el momento en que tenga tendencia a desprenderse. De esta forma se consigue una resistencia aerodinámica mínima y un buen comportamiento en puntos próximos al de pérdida.

Bueno, espero que lo anterior haya quedado más o menos claro. 

Directamente relacionado con estos generadores de vórtices nos encontramos con los Gurney Flaps, pero por hoy es suficiente, y la explicación de esto lo dejaremos para la próxima entrega.

Sergio.

Voy a ver como lo digo finamente… …SUBNORMALES.

Es la palabra más fina que se me ocurre tras leer lo publicado esta semana por la gran cadena televisiva de La Sexta, a colación de la utilización del aeropuerto de Castellón por parte de HWA, una escudería del campeonato alemán de turismos. Y es que los buenos señores tienen las santas narices de publicar esto: http://www.lasexta.com/noticias/economia/piloto-formula-entrena-gratis-aeropuerto-castellon-cortesia-fabra_2013012200133.html

1.- No era un coche de Fórmula 3.

2.- ¿ Qué insinúan que Merhi se coló en las instalaciones con su coche y se puso a dar vueltas él solo? Textualmente: “Merhi tenía la autorización del propio Fabra para entrenarse y para probar su coche durante tres días “

3.- ¿ Gratis ?

4.- ¿ Que es algo extraño ?

Vayamos por partes.

 En este país de pacotilla en el que vivimos los “pseudoperiodistas” que pueblan los medios parece que solo tengan una idea en la cabeza, y es llenar de mierda, ( se me perdone la explicitud ) a los de la cuerda contraria, aunque sea desde la desinformación o mintiendo, total, saben que sus acólitos siguiendo su dogma de fe van a creer a pies juntillas la noticia y la van a proclamar a los cuatro vientos, aunque no tenga ni pajolera idea de los sonidos que esputan por la cosa esa que tienen bajo la nariz.

No vamos a entrar a discutir, ni mucho menos, la conveniencia o no del Aeropuerto o la gestión de Fabra, que pinta de buena, dicho sea de paso, no tiene, pero sí vamos a explicar lo sucedido.

Para los que seguimos con cierta asiduidad el mundo de la competición de las cuatro ruedas, tenemos conocimiento de que en bastantes ocasiones en la pretemporada o en la propia temporada los equipos, en este caso del DTM, se desplazan hasta instalaciones aeroportuarias para realizar test de velocidad y aerodinámicos, puesto que en la mayoría de los circuitos cuentan con rectas demasiado cortas para llevar a cabo de forma satisfactoria este tipo de pruebas., además de que evidentemente, es mucho más barato alquilar las pistas de un aeropuerto que un circuito. Sin ir más lejos, en nuestro propio país Mclaren ha rodado en el aeródromo de Mahón, el propio equipo HWA, Mercedes Benz, protagonista de la noticia rodó el año pasado en el de Córdoba o Epsilon Euskadi rodó en una pista de Vitoria. De la misma forma que podríamos recordar el trágico accidente ocurrido en el pasado mes de julio en un aeorpuerto a la piloto española Maria de Villota cuando probaba un monoplaza de F1.

Obvia decir que ni Merhi se coló ni fue a merendar a casa de Fabra para pedirle permiso, sino que el equipo HWA firmó un contrato para alquilar las instalaciones ( 3.000 euros más IVA según ciertas fuentes) y que Roberto no es más que un mandado al que se le requirió para llevar a cabo la comentada prueba.

Así que bueno, en vista de que no circulan aviones por las pistas al menos que dejen de decir sandeces los periodistas y no espanten , como me constan que han hecho, a otros equipos de realizar estas pruebas y proporcionar algún ingreso a las arcas públicas.

Y por si no lo sabe, que seguro que no lo sabe, estos entrenamientos son privados por algo, lo que viene a significar sigilo y que nadie se entere de los mismos, por ende, que no espere que los equipos lo anuncien antes de ir o que publiquen los contratos con las cantidades antes de que se realicen las pruebas.

PD: A ver, al iluminado que escribió la noticia.

Esto es un DTM, lo que rodó:

Esto es un Fórmula 3, que como podrá ver mucho no se parecen:

Y ya de paso por si no lo sabe, esto es una mano:

Y esto un pie:

Sergio.

4.- Bendita Locura

Para bien o para mal, la historia del los Grupo B guarda uno de esos lugares sagrados en la memoria de cualquier aficionado a la automoción, y en concreto al mundo de los Rallies.

Y es que pese a corta vida de la categoría, aquellas máquinas todavía son traídas a colación en multitud de discusiones de los aficionados a los Rallies, y sus pilotos son recordados como semidioses. 

El nacimiento de aquella categoría devino, a raíz de una inaudita libertad normativa, por parte de la FIA,  lo que provocó la fabricación de unas monstruosas máquinas, en muchos casos indomables, en la que los CV de los motores sobrealimentados subían como la espuma evolución tras evolución, mientras que los chasis iban llevados al límite para aligerar el peso total del conjunto.

Sin duda, una de las épocas más espectaculares del mundo del deporte del motor.

En 1982 la FIA anunció para el año siguiente la creación de los Grupos A y B, sustituyendo así las anteriores categorías, Grupos 2 y 4, dando paso a una nueva generación de máquinas mucho más explosivas y radicales.

En un año se pasó de automóviles de 250 CV a bestias de 550 CV, mucho más ligeras y encaminadas directamente a la competición. El por qué de esto fue el cambio normativo de la FIA, y es que la principal variación reglamentaria se produjo a la hora de homologar los modelos que podrían competir,  puesto que antes del año 1983 se necesitaban producir para su comercialización 400 modelos de ese automóvil, mientras que en este año, el número se redujo a la mitad. Además, para evolucionar los modelos se cambio el umbral del 10 % necesario del total de la producción, a unos escasos 20 coches producidos, por lo que los constructores podían crear un coche de “serie” y con unas cuantas unidades más producidas crear auténticas máquinas de competición, con turbos más grandes, materiales ultraligeros y artilugios varios.

     

Posiblemente ahora estéis esperando una pequeña pincelada de la historia del Grupo B, pero no será en esta ocasión, pues lo que queremos dar a conocer con este artículo es la monstruosidad de estos vehículos y las cifras que hace 25 años, sí, 25, se manejaban.

                    

Estos “bichos” de apenas 890-900 kgs, contaban con motores sobrealimentados que, según año y modelo, giraban a más de 8.000 rpm, con un cubicaje de 1.800 cc, y unas potencias que oscilaban entre los 500 a los 600 CV.

Para que os hagáis una idea real de las cifras, un coche del mundial de Rallies de hoy día, del  WRC, es decir, la categoría reina, cuenta con motores turbo de 1.600 cc, 300 CV y un peso de 1.200 kgs; es decir, la mitad de potencia y 300 kgs más de peso, a lo que hay que sumar todas las ayudas electrónicas con las que cuentan hoy día estos coches.

Ahora, agarraos bien a la silla, porque se dice, si bien extraoficialmente, aunque  no debe de andar lejos de la realidad, que el Lancia Delta S4 de 1986, aceleraba de 0 a 100 km/h en 2,3 segundos, ¡sobre grava! Para que os hagáis una idea real de las magnitudes, un Fórmula 1 de hoy día, usando el Kers, tarda en un circuito 2,5 segundos en hacer el 0 a 100.

                           

Si tras ver estas cifras crees que son irreales o que no es posible déjame decirte otro dato. En 1986, un tramo del Rallye de Portugal se disputó en el circuito de Estoril de F1, pues bien. Ese mismo año Ayrton Senna con su Lotus-Renault, automóvil de F1 logró parar el crono en 1.16,673, pues bien Henri Toivonen, con su Lancia Delta S4 lo hizo en 1.18,080, tan solo 1,407 segundos más lento, incluyendo el peso del copiloto, lo que le hubiese colocado en sexta posición en la parrilla de salida de aquella carrera.

Y con esto ponemos punto y seguido a este artículo, en el que queríamos reflejar la barbaridad de estas máquinas y los auténticos héroes que eran siquiera capaces de ponerse al volante de las mismas.

 En otra ocasión, nos ceñiremos más a la historia de este grupo B y a su inevitable desaparición, pero en mi opinión, la cual no tiene por qué ser compartida solo se me ocurre decir una cosa, Bendita locura.

"Es muy difícil explicar a un conductor normal lo que se siente al volante de un coche así. Es como explicarle a un abstemio la deliciosa y transgresora sensación de tomarse un par de whiskies, nunca podrá comprenderlo porque nunca lo ha experimentado, es más, probablemente recriminará al que se los ha tomado. No puedo describir la patada que da el coche cuando pisas a fondo. La mayoría de la gente probablemente pensará que estoy chiflado. Su aceleración es impresionante, para llegar a 3ª saliendo en 1ª, pasando a 2ª y luego a 3ª sólo hacen falta 2 segundos. No da tiempo a mirar el cuentarrevoluciones, tengo que sentir lo que está haciendo el coche. Cuando la aguja llega a 8.000 rpm es demasiado tarde y llega a ellas en un instante. Cuando te quieres dar cuenta, ya vas a 8.000. Es como una pequeña explosión, es como ir montado en un cohete. Todo sucede muy deprisa, los cambios de marcha, la aceleración, las frenadas, es una especie de locura frenética. La brutal aceleración te aplasta contra el respaldo del asiento. Es realmente difícil controlar esta máquina, es como una manada de caballos salvajes o algo así. Una sensación increíble. En el futuro, la gente recordará estos años locos y yo seré uno de los escasos privilegiados que ha tenido la suerte de participar en esta aventura."

Walter Röhrl (piloto del Audi quattro S1 550CV)

Sergio.

La bestia que requiere cuidados de princesa.

Si alguno de vosotros se ha dispuesto a ver una carrera de Fórmula 1 y mientras esperaba la comida ha dado buena cuenta de un pequeño aperitivo, habrá podido ver como al salir los coches de boxes y dar la vuelta o vueltas de formación, los mecánicos de cada uno de los automóviles realizan una serie de funciones a lo largo del vehículo, uan vez los mismos se encuentran en la parrilla, pues bien, vamos a explicar esos pasos.

Una vez el coche llega a su posición en la parrilla de salida, se conectan los ventiladores a los pontones para mantener los radiadores fríos, y por ende el resto de componentes. Los ventiladores son cargados con hielo seco lo que optimiza su efecto. Recordar que al contrario que los coches de calle estos vehículos de competición no cuentan con electroventiladores, es decir, únicamente se refrigeran por el aire que entran por las tomas de admisión que tienen el vehículo, de ahí, entre otras cosas, que para un Fórmula 1 es catastrófico estar parado con el motor encendido o rodando a baja velocidad tras un Safety Car, pues el coche no se refrigera.

Una vez el coche está detenido y apagado, evidentemente la temperatura del motor cae, pues es un bloque sólido sin movimiento alguno, por lo que para mantener la temperatura en el mismo es necesario bombear alrededor del mismo de forma constante un flujo de agua caliente manteniendo el conjunto alrededor de unos 60 grados. De la misma forma, y esto se hace previamente en boxes, para insertar el aceite en el vehículo el mismo se ha de calentar de forma previa.

A su vez se revisan todos los líquidos del vehículo, aunque esto lo normal es que se haga previamente en boxes y no en la parilla, y se reinicien todos los componentes electrónicos, de ahí que veamos como se conecta un ordenador al F1.

Una vez resta alrededor de un minuto para que se de inicio a la vuelta de formación se inserta el motor de arranque externo. El mismo consiste en  una unidad externa dotado de una varilla o ballesta larga que se introduce en la parte posterior de la caja de cambios, entre el alerón trasero y el difusor. El mecánico aprieta el botón y se generan 24 voltios que se suministran por una batería y que viajan por la caja de cambios hasta llegar e iniciar el motor. Una vez que los ingenieros ven en su ordenador que la velocidad de giro del motor y su presión de aceite son correctos, se da paso a la ignición. Decir que el motor de arranque externo se engancha a la parte trasera del alerón para evitar que el retroceso del proceso provoque lesiones en el ingeniero, de la misma forma que un embrague protege la retirada del dispositivo, ya que el motor de F1 gira mucho más rápido que el eléctrico.

Con el motor en marcha y alcanzada ya la temperatura de 80 grados, aun deben de finalizar el proceso, y el mismo consiste en dar pequeños golpes de gas, pues al estar el coche detenido y a tan bajas vueltas se han de tener en cuenta las vibraciones que se producen en el motor las cuales podrían provocar la rotura de alguno de los elementos, por lo que los pilotos han de tener mucho tacto al dar esos golpes de gas para alcanzar los 90 grados y ya sí, dar rienda suelta a la potencia de la máquina.

Como vemos, un proceso que parece simple pero, y de una forma tan simple como la explicada, encierra algunos secretos.

* Mientras que no arreglen el tema del asunto de insertar videos pues tendremos que poner enlaces. En el siguiente video se ilustra el proceso de encendido de un F1; esperemos os guste: http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=AIt20DAVbwI#! 

Sergio.