Técnica F1, No somos Ingenieros, pero lo intentamos... Opciones

[tenista]

Hace mucho tiempo que queria abrir un Tema como este y tras buscar por el Foro, he decidio hacerlo.

Cierto es, que tenemos varias paginas donde colgamos los distintos articulos que vamos encontrando, pero me parece mucho mas interesante poder tenerlos todos juntos, para acceder a ellos con la mayor celeridad posible.

Espero que "nos guste"

[tenista]

¿Qué es el Rake?
Una de las últimas tendencias que surgieron en la Fórmula 1 como consecuencia del nuevo reglamento de 2009, fue el comúnmente llamado Rake. Este efecto aprovecha el diferencial de altura entre los ejes delantero y trasero para generar mayor carga aerodinámica.


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Con los años, los monoplazas de Fórmula 1 han visto como se intentaba limitar cada vez más su rendimiento aerodinámico con vistas a reducir la velocidad de paso por curva y, sobre todo, las turbulencias generadas que dificultan los adelantamientos y el espectáculo.

Por ello, los ingenieros han tenido que pensar en diferentes opciones que les permitieran recuperar parte de esa carga aerodinámica de un modo menos tradicional. Así, elementos como los generadores de vórtices, los escapes sopladores o los difusores, fueron tomando más protagonismo.

La restricción reglamentaria agudiza el ingenio
Uno de los efectos que surgieron a raíz de dicha tendencia es el rake que, en esencia, es el ángulo de inclinación respecto al suelo del plano horizontal del monoplaza. En caso de ser negativo, el eje trasero está más bajo que el delantero. Por el contrario, si es positivo el eje trasero está más alto que el delantero y eso provoca que el alerón delantero se acerque al suelo, sufriendo el difusor el efecto contrario.

La altura mínima que el alerón delantero debe tener con respecto al suelo está delimitada a 75 milímetros por reglamento. Pero con un reglaje de este tipo, éste puede acercarse más sin violar la normativa. Por su parte, el difusor -en función del mayor o menor ángulo de rake que el monoplaza tenga- puede alejarse del suelo varios centímetros.

En lo que respecta al alerón delantero, cuánto más cerca del suelo esté, mayor carga aerodinámica será capaz de generar al circular menos aire entre el alerón y el asfalto. Eso provoca que dicho flujo deba circular con mayor velocidad, disminuyendo la presión en relación al aire que circula por encima y, por tanto, generará más carga aerodinámica.


El splitter determina qué ángulo de rake máximo puede adoptar el monoplaza.

En el otro extremo del monoplaza -y a lo largo de toda la parte inferior- también hay un efecto como consecuencia del rake positivo: que el difusor sube respecto al suelo. Eso permite que la capacidad del mismo aumente, siendo capaz de hacer circular más aire. Es, en cierto modo, como si el difusor se hiciera más grande, provocando un diferencial de presión mayor y, por tanto, mayor carga aerodinámica.
No todo son ventajas

Pero, como es habitual, cualquier cambio conlleva ventajas y también nuevos problemas que resolver. En el caso del difusor, el problema principal consiste en evitar que el aire se escape por los laterales, haciendo que éste pierda eficacia. Cuando en 2011 Red Bull levantó sospechas sobre la legalidad de su alerón delantero -que parecía estar mucho más cercano al asfalto que el de sus rivales- Christian Horner explicó que, en realidad, la causa era que el monoplaza estaba reglado con mucho más rake.

Aquello era posible gracias a los escapes sopladores, que estaban colocados justo delante del difusor. Dicha posición propiciaba que el gas proveniente del motor sellara los laterales del difusor. Cuando estos escapes fueron prohibidos por reglamento, los ingenieros consiguieron recrear un resultado muy similar gracias al efecto Coanda. Pero con la llegada de los motores turbo híbridos, dicha posibilidad desapareció al utilizarse un único escape central. que no interactúa en absoluto con el difusor.

Ahora, los ingenieros utilizan una combinación de distintos elementos (generadores de vórtices a lo largo del monoplaza y pestañas en los extremos del propio difusor) para conseguir sellar el difusor lateramente. Así, y a pesar de que cada vez resulta más complicado conseguir un sellado eficiente del difusor, los ingenieros consiguen mantener un ángulo de rake similar al de las temporadas 2011 y 2012.

Pero los problemas a controlar no terminan en el difusor, pues el alerón delantero también plantea dificultades. Si el ángulo de rake es exagerado, se corre el riesgo de que el alerón toque el suelo en la fase de frenada o en curvas muy pronunciadas, perdiendo eficacia. También puede ocurrir que, aunque no llegue a tocar el suelo, esté tan cerca del mismo que entre en pérdida y no pueda cumplir su función.


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Algo similar ocurre cuando, al iniciar una frenada brusca, la transferencia de masas provoca que la parte delantera del monoplaza reciba de golpe todo el peso. Eso hace que el alerón delantero se acerque al suelo y el difusor se aleje, corriendo el riesgo de alterar el equilibrio del flujo aerodinámico y, con ello, la estabilidad del monoplaza.

No es tan simple, por tanto, como inclinar el coche. La delgada línea entre una gran ganancia aerodinámica y todo lo contrario depende de unos pocos milímetros. Hay que asegurarse de que el difusor queda bien sellado y reglar las suspensiones y la presión de los neumáticos de modo que el movimiento en frenada sea lo más uniforme posible. En este sentido, los ingenieros han desarrollado en los últimos años complejos sistemas de suspensiones interconectadas para mantener la carrocería lo más estable posible en todas las condiciones.

Conseguir exprimir este efecto al máximo tiene muchas ventajas, ya que no podemos olvidar que el fondo del monoplaza, en realidad, es el principal generador de carga aerodinámica, llegando a producir hasta un 45% del total en combinación con el difusor.


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