Pico de pato vs morro de tiburón Opciones

[nrg]

Hola XPG !!
A ver te cuento lo que yo se:

1) ahora llevan el morro levantao para que pase la mayor cantidad de aire por debajo del coche ¿para que? pues como dices el fondo plano produce una "downforce" que no es nada despreciable. La ventaja de conseguir carga aerodinámica con los bajos del coche es que no incrementa la resistencia al avance como lo hacen los alerones. El truco está en colocar el coche lo más bajo posible y siempre un pelín más alto de atrás que de alante. Evidentemente cuanto más aire pase por debajo, más efecto: por eso levantan el morro.

2)Problemas:
- perjudica (como tu dices) la aerodinámica: la resistencia al avance aumenta al levantarse el morro y desviar mucho aire por debajo. ¿adivinas ahora porque el Arrows es tan rápido en recta y tiene tantos problemas en las curvas rápidas? Efectivamente, parte de la culpa es del diseño de su morro: muy bajo. Mejor aerodinámica (+velocidad) pero menos apoyo debido al fondo plano.

3) El principio físico en el que se basa esa sustentación negativa no es ni sencilla ni intuitiva (no es un Venturi como algunos dicen). Yo me he hecho una simulación, si quieres te la mando.
Para que veas lo importante que es la carga que aporta el fondo plano, me salen entorno a 500kg a 200km/h (de un total de 1000kg que debe llevar: incluidos alerones).

Un saludo
Espero haber sido útil.

[Raquel]

CONFRONTADOS CARA A CARA.

16 años, nada más y nada menos, distancian las carreras de estos dos monoplazas: El McLaren MP4-4 del 88 y el Ferrari F2004, del que seguimos guardando un archivo inmediato. Dos gigantes de la F1: en su momento, cada uno de ellos ha sabido cómo causar estragos. "Un pico de pato", que siempre merecerá su lugar un los anales del recuerdo, y "un morro de tiburón" que se ha mostrado competente y rompedor durante la pasada temporada.
Pero yo me voy a tomar la licencia de exponer en este topic algo que va más allá de 2 conceptos aerodinámicos y seguir el estudio hecho por Steve Matchett al comparar qué aspectos permiten seguir aproximándolos en el tiempo y analizar las excelemncias de sus virtudes. Como comprenderéis, supongo, en ciertos puntos de su análisis no me queda más remedio que seguirle a él casi al pie de la letra. Ojalá dispusiera yo de esos conocimientos como para hacer posible que su inspiración a mí me inspire.

Para poder estimar el grado de perfección de algo, debe acordarse primero un valor referencial que contenga en sí el 100% de la propiedades deseables en el estado de una cosa. Es entonces cuando, en base a la mayor aproximación a ese cómputo total del parametro estipulado, estamos en condiciones de juzgar "lo mejor".

Un coche de F1 podría ser descrito como una magnífica pieza de arte, uno de los exponentes más claros de lo que es un compendio de tecnologías puestas al servicio de un fin: velocidad sobre la superficie suelo.
A pesar de que el diseño y construcción de estas máquinas sigue un proceso evolutivo y continuo partiendo de un sistema de referencia (que suele quedar obsoleto en "2 días", teniendo en cuenta la rapidez con que todo se consume en el devenir de la F1), cabría sostener que su rendimiento, de hecho, se mide por temporadas.
¿La temporada perfecta? Aquella en la que hubiera sido posible ganar todas las carreras; logro no conseguido aún a día de hoy. Si bien, la consumación del mismo quizás esté siempre en mente como reto a aceptar por parte de "los mejores", los dotados para ganar.

La insaciable cultura de la F1 ha dado modelos fantásticos, tanto por lo que se refiere a la estética del monoplaza, la aplicación del ingenio en la renovación a partir de lo inédito, como por la efectividad de la máquina en acción. Pero atendiendo al criterio que desde el inicio he dejado expuesto, dos monoplazas merecerían posiblemente ese "sobresaliente cum laudem".


Aun la distancia temporal y tecnológica que separa a ambos monoplazas, y los cambios de reglamentación habidos de uno a otro, la comparativa se justifica; podemos seguir enfrentándolos cara a cara porque guardan en sí una misma relación esencial: potencia y fiabilidad, la estabilidad de los equipos que los crearon y desarrollaron, y la consistencia que demostraron sus respectivos diseños.

La génesis de estas máquinas de éxitos muestra, del mismo modo, haber seguido vidas paralelas. La dotación genética del McLaren fue evolucionando y adaptándose a lo largo de más de 7 generaciones; aunque lo cierto es que entre él y su predecesor, el MP4-3, se dio un gran salto tecnológico. En el Ferrari, es posible apreciar un progenitor más inmediato: el F2002.

Sus disputas, muy reñidas. El valor ya legendario del MP4-4 se contabiliza en 15 victorias de 16 carreras. La estadística del F2004 muestra un índice análogo.

¿Qué claves permiten entender la creación de dos bólidos con un rendimiento tan exitoso?
Detengámonos en sus detalles:

EL CHASIS:
En más de una ocasión, la idea de un diseño extremadamente innovador y revolucionario es fácilmente rechazada por el sentido común que tiende, por costumbre, a ponerse a salvo del riesgo a lo desconocido y postergarlo. Así debió de pasar en 1981, cuando John Barnard concibió un monocasco haciendo uso del modelaje a partir de la fibra de carbono y la técnica del molde macho. A años luz se encontraban entonces los ingenieros de otros equipos que usaban paneles de nido de abeja de aluminio para la construcción de sus chasis. La rigidez torsional de estos chasis estaba en unos 8.000 Nm por grado de flexión longitudinal. El primer monocasco de carbono de Barnard dobló con creces esa cifra: 19.500 Nm, y su peso no llegaba al 75% del conocido diseño basado en el nido de abeja de aluminio.
Pero pronto se pusieron todos rápido y a toda marcha al trabajo. A Algunas escuderías les costó más que a otras saber cómo responder al reto rival. El salto a este nuevo futuro imponía, de entrada, superar la perplejidad y actuar con eficiencia para poder reaccionar. McLaren, como precursor, iba mientras tanto afinando el puntal de su referencia. El Chasis del MP4-4 derivó de esa primitiva construcción de Barnard.
¿Recordáis que yo una vez os dije aquí, en el foro, que se había comentado que el McLaren era más feo que Picio? Pues, en parte, su razón tenía. La utilización de un molde macho para modelar la fibra de carbono comportaba una desventaja: la cara acabada del monocasco era la interior. La cara exterior del chasis presentaba una imagen tosca y de lados cuadrados. La pega fundamental es que el trabajo de conferir las propiedades aerodinámicas al coche debía pasar necesariamente por un montaje adicional de paneles ligeros de carrocería. Bien, de acuerdo, podríamos pensar que "mejor, así es posible rehacer el paquete aerodinámico más fácilmente". Pues no, claro. No olvidemos el incremento de peso que implica afinar de este modo la carrocería.
Y.. a ideas buenas, ¡soluciones nuevas!
Desde aquellos pretéritos días, el trabajo con composites ha avanzado a grandes pasos: la fabricación actual de todos los monocascos se basa en el empleo de la técnica del molde hembra . Las líneas aerodinámicas se integran ya en el propio proceso de modelar el chasis.
Siguiendo con las equivalencias, el peso de los monocascos de nuestros 2 coches -en este estudio- es prácticamente el mismo: unos 40 kg. Ahora bien, seamos justos: la normal marcha del tiempo sin trabas en su avance está claro que hubiera podido rebajar esa cifra, sin embargo, la seguridad es un elemento prioritario a la hora de diseñar y construir. Los chasis contenporáneos deben incorporar más fibra en sus flancos, asegurando así la resistencia que imponen los tests de impacto lateral y estructuras deformables.

SUS MOTORES (ufff... qué difícil!):
Tenemos un 660 CV frente a un 910 CV. Pero todos sabéis ya una gran ventaja que les diferencia optimizando a tope el rendimiento del poderío de que se queda más corto: el empleo del turbo. El McLaren disfrutó de la última temporada en que se permitió el empleo de estos propulsores. La FIA los "retiró del mercado de la competición" justo al año siguiente, dando fin a una era en la que debió ser una verdaera gozada contemplar las espectaculares llamaradas que lanzaban sus escapes y sus febriles aceleraciones. Por desgracia, yo sólo guardo recuerdo de esas imágenes porque me impactaban aun sin haber seguido nunca de cerca aquellas carreras.
El Honda RA168E, un V6 a 80º con 2 turbos IHI, fue una evolución del motor que permitió a Williams y Lotus 11 victorias en 1987. A pesar de ser nuevo para McLaren, en el artículo de Steve Matchett se dice que "su propulsor fue la envidia del pit lane" (qué tiempos aquellos!! y yo perdiéndomelos... )
Por lo visto este motor Honda representó el golpe de gracia o pieza angular para el nuevo coche: se montó un motor ganador y que había sido probado a conciencia. La fiabilidad estaba asegurada. La FIA impuso un año antes (1987) mayores restricciones, comprobando la enorme potencia que eran capaces de desarrollar los turbo. Se limitó el consumo de combustible a 150 L, es decir, 45 litros menos que en el año anterior. Lo mismo ocurrió respecto a la limitación de su potencia: la presión de sobrealimentación bajó a cifras de 2´5 bares (frente a los 4 bares). Cómo no, el Honda se vio muy perjudicado por la nueva reglamentación, dado que en configuración de carrera su potencia mermó de 890 CV a los 680 CV en 1988. Por contra a este perjuicio se obtuvo, sin embargo, un beneficio secundario: una mayor fiabilidad. Calculad, si resulta que el Honda había demostrado ya asegurarse ese atributo fundamental para un motor de competición aun a 4 bares, pues... pasar a casi la mitad suponía el éxito seguro, más indestructible todavía. Pero... siempre cabe un "pero puñetero": ¡rotura en Monza a los mandos de Prost! Para colmo de males, Senna debe abandonar al chocar con Jean-Luis Schlesser. ¡A la porra una temporada perfecta! Comprendo perfectamente a S. Matchett cuando dice que, incluso son haber trabajado nunca para McLaren, hoy en día siente todávía ganas de llorar al recordarlo. No me lo neguéis: se sea de la escudería que se sea -¡Ferrari también!- ESTO ES UNA LÁSTIMA. Yo creo que ningún aficionado de verdad se alegra de una desgracia ajena. Y, si hay alguno, a buen seguro que se callará ahora mismo.
Volvamos a donde estábamos... Puesto que la prohibición del turbo perdura hasta hoy, es el primer punto a tener presente si tocamos el motor del F2004: el 053 V10 de 3L a 90º. Motor diseñado por Gilles Simon. Qué duda cabe, atmosférico.
Ahora viene lo durillo para mí, así que... mejor cita textual: "el efecto de la toma de aire del arco antivuelco genera una pequeña fracción de presión positiva, pero nada del otro jueves (no os vayáis a pensar--> esto no es textual), con suerte de 0,07 a 0,1 bares. Pero lo que al ferrari le falta en presión de sobrealimentación, lo suple con creces con régimen de giro: 19.200 rpm por 12.500 del Honda". ¡Toma ya!, si es que... anda que no saben... Si os fijáis, no es justo el doble, pero todo se andará.
Y, por si fuera poco, ¿qué decir de la fiabilidad del F2004? Pues que fallaron un poquillo, ¿no? Yo recuerdo muy bien una rotura en España. Aunque, eso sí: Barrichello estuvo 2º en el podio.
¿Y el tamaño? El V10 de 3L es bastante más pequeño que el V6 1,5L. Además, el propulsor ferrari cuenta con el doble de cilindrada y 4 cilindros más que el Honda. S. Matchett lo dice bien: "A eso se le llama progreso".

Pues sigamos adelante. ¿Qué toca ahora?
TRANSMISIÓN:
Carcasa del 88: fabricada con fundición de magnesio. Propiedades: era grande y pesada; unos 60Kg, el doble aproximativo de las carcasas actuales. Todo tiene su razón de ser: el embrague era también el doble de grande a un diseño de nuestros días. La imagen comparativa que se da aquí es bastante clara: cabe en la palma de una mano (¿de qúé mano?); pues de una que la tenga de unos 10cm más o menos. Especificando: ¿os cabe el tamaño de un Big Mac?
El tiempo manda en otras relaciones comparativas, por lo tanto, ejes, corona dentada, piñón y otras cosas de ésas que están por dentro, también eran más grandes.
El progreso juega su carta de nuevo: la gran calidad conseguida en el desarrollo de los materiales nos regala el gusto de ofertar piezas pequeñas sin perjuicio para su fiabilidad en la respuesta. Por ejemplo: difícil ya en nuestros días que los dientes se estropeen por una reducción de su magnitud, leáse "+pequeños". ¿Gracias a qué? La fabricación de estos diminutos elementos se hace asistida por ordenador. Resultados: piezas más complejas y delicadas que no es óbice para su fragilidad.
Un dato más: las carcasas de transmisión de los años 80 contenían el depósito del aceite del motor, de modo tal que el aceite era suministrado a presión al motor, recuperado luego y... devuelto al depósito en la transmisión. En el F2004 el depósito se encuentra alojado en la cara posterior del chasis y la parte delantera del motor, ventaja que comporta que se distribuya hacia adelante la masa del aceite, mejorando distribución de pesos y permitiendo carcasa más pequeña.
En cuanto a los materiales empleados en la fabricación de estas carcasas: se abandona el magnesio en pro del carbono y el titanio. El ferrari usa una fundición de titanio, más dificil de trabajar (se trata de un proceso largo y costoso), pero con mejores resultados. La carcasa es revestida después con carbono, soporte extra para los puntos de anclaje de la suspensión y el motor.

¡Más materiales!: carbono por acero. En este caso hablaremos de...
LA SUSPENSIÓN:
Puede verse aquí otro de los cambios importantes entre el MP4-3 y su sucesor, el MP4-4. Para la suspensión delantera de los coches precedentes al MP4-4 se usaba un empujador de gran volumen y un balancín montado en la parte superior. El nuevo McLaren cambió ese empleo por un uso menos aparatoso de esa disposición pushrod, haciendo posible montar más bajos los amortiguadores y muelles helicoidales. ¿Cuál debe ser la máxima de un buen diseño de un coche de carreras??? Más que sabido está: los componentes deben ser colocados lo más bajo posible. Regla que ayuda a optimizar la estabilidad por rebajar el centro de gravedad. El mecánico (Matchett) nos cuenta sus experiencias años ha: "siempre detesté la suspensión por tirantes. Es una pesadilla para trabajar: no puedes ver nada, no puedes acceder a nada, y te haces unos cortes tremendos en las manos. Horroroso. (¡qué pobres!). No obstante, en este caso concreto, tras haber estudiado la suspensión delantera del MP4-3, parece que el paso de MCLaren a los tirantes fue una jugada acertada y produjo una mejora".
¿De qué estaban hechos los triángulos de suspensión del MP4-4? Acero, pero lo revestían de Keyphos (??????), así conseguían ese acacado negro semimate. (Somos muy elegantes, perdón!!) Aún no utilizaban en el 88 el carbono para las piezas de suspensión. 5 años tuvieron que correr por delante para empezar a darle vueltas de verdad a la idea del empleo del carbono.
En fin, que la idea cuajó: los triángulos del F2004 no contienen acero, sino que están fabricados totalmente con carbono, como todos los coches actuales. Los tirantes quedaron para el recuerdo y los empujadores ganaron la batalla. Este regreso a los empejadores ha venido propiciado porque todo se ha hecho más pequeño y ligero, lo cual significa que la existencia de componentes montados más altos en el coche no afecta de modo importante a su comportamiento.
Otras piezas de la suspensión en desuso: los pesados muelles helicoidales. Tan diminutas son hoy las barras de torsión, estabilizadores y amortiguadores que nos dice que todos estos mecanismos se asemejan más a las piezas de un reloj de bolsillo que a las propias de una suspensión.

El plato fuerte:
AERODINÁMICA:
Matchett reconoce que siempre le han gustado las líneas del MP4-4. La eliminación del pushrod hizo posible que la carrocería al lado de las piernas del piloto pudiera ceñirse un poco más hacia el interior. Los flancos o costados del coche son más limpios. Otra mejora respecto al MP4-3 fue un morro más estrecho.
La ventaja de seguir usando en el MP4-4 la carrocería adicional (con vías a mejorar la estética del monocasco de carbono, como ya hemos visto al principio) suponía poder proteger del flujo de aire las abrazaderas y pasadores de la suspensión delantera, pues se montaban en el chasis. En el 88 lo común era dejar estos elementos al capricho del aire, al descubierto, pues los soportes venían atornillados directamente a la parte exterior del chasis. Hay que tener en cuenta que estos detalles no entraban aún en la consideración de ingenieros y diseñadores. Hoy en día puede estimarse correctamente la imprudencia de exponer al flujo de aire anclajes de la suspensión, tuercas y tornillos; todos estos anclajes aparecen ya adheridos dentro de las capas de carbono del monocasco. Cualquier anclaje exterior está estudiado para que su diseño no sobresalga.
Por supuesto, la el trabajo minucioso de la aerodinámica del F2004 no tiene comparativa con la del "viejo" McLaren. No toca más remedio que espabilarse, ¡y mucho!, pues la FIA no cede en dictar normas para reducir apoyo.
Comparemos datos. El alerón trasero del ferrari es mucho más pequeño y, en el delantero, el alerón y las derivas están colocadas más altas que en el MP4-4. El fondo escalonado del ferrari es de 50mm y su difusor también es bastante más pequeño. Lógicamente, lo que todas estas normas pretenden es reducir velocidad en el paso por curva al reducir la eficacia aerodinámica en el monoplaza. Pero... la FIA no puedo con el ingenio , pues el nivel de apoyo de los 2 coches, en realidad, difiere poco. Como en otros caso, los aerodinamistas de Ferrari se emplean a fondo para afinar todo al máximo recuperando esa pérdida de apoyo y reduciendo la resistencia (alerones más pequeños ayuda en esto).
Un detalle que a mí, particularmente, me "chocó": el borde de ataque del alerón delantero del F2004 no está pintado. Razón: se trata de una consideración aerodinámica, ya que se evita así que las piedrecitas puedan desconchar la pintura perjudicando la eficacia del alerón.
Y, aunque como sabemos, se prohíbe que las piezas de suspensión puedan producir apoyo, sí se puede, no obstante, "jugar" con ellas y hacer que el aire se deslice generando un mínimo de resistencia. Por eso los triángulos y empujadores de carbono son más anchos que los de acero del McLaren.

Tema candente en nuestra nueva season 2005:
NEUMÁTICOS:
Por supuesto, en 1988 no existía aún la famosa guerra de neumáticos: Goodyear contaba con el monopolio de la fabricación. 3 compuestos a elegir: blando, medio y duro. Se usaba el blando para circuitos como Mónaco y Budapest. Duro para Spa, Silverstone, Monza y Zeltweg y, el medio, para los demás. Espabila como puedas... ¡vas servido! Además Goodyear se encargaba de recoger los neumáticos al final de cada carrera para que algún equipo no pudiera hacer sus trampas: guardarse un juego de blandos de Mónaco, por ejemplo, y utilizarlo en calificación en otro circuito.
Tenemos muy presente la infinidad de compuestos que Bridgestone y Michelin han producido en su guerra comercial. Los compuesto y construcciones de las gomas parecían cambiar cada semana. Por otra parte, debemos considerar también que Ferrari no fabrica ni una sola pieza de suspensión o cambia la geometría de la diercción sin consultar antes con Bridgestone para asegurarse de cómo podría afectar eso al rendimiento de las ruedas que les preparan.

Bien, me falta añadiros 4 datos más que redondearían esta comparativa: pilotos que han conduicido estos 2 monoplazas, jefe de equipo, una descriptiva rápida y concreta de ciertos datos sobre dibujos de los coches -qué pena no poder insertarlos- y creo que nada más... Si es que estos pequeños datos también os interesan.

Yo me quedo con muchas preguntas, pero hay una que, especialmente, no deja de rondarme la cabeza. Quizás diga una tontería, trivialidad o burrada (como suele pasar), pero hay que ser atrevida: ¿EL MOTOR TURBO -y su forma de actuar- afectaba en general al equilibrio del monoplaza o la eficacia de su comportamiento?

Muchas gracias si tenéis a bien responderme.
Soy consciente de que este análisis rebasa el propio tema del topic: "Picos y morros", pero yo lo he tomado sólo como enunciado para mostrar dis fantásticos monoplazas que corresponderían a esas respectivas formas de diseño.