Índice
Dado que el tema será de singular relevancia y de valor definitorio para el campeonato, creo oportuno hacer un repaso sobre las prestaciones de esas alas delanteras, tan llenas de adminículos que adornan el morro de los f1.
El alerón delantero (bigotes-spoilers- o como gusten llamarles), cumple más de una función:
1-Crea un 25% del total de la carga del vehículo
2-Distribuye la corriente de aire que atravieza el monoplaza. Divide el flujo en dos; una corriente irá por sobre la carrocería y la otra circulará por debajo.
3-Gracias a los adminículos que se montan sobre el, se busca apartar el aire de los neumáticos delanteros. Se trata de reducir el drag y las turbulencias que generan.
4-Gracias al subterfugio de más de una chapita, se orienta el aire para que cada parte de la carrocería, ubicada detrás del bigote, reciba una parte de ese flujo debidamente guiado para que cumpla una función y no genere perjuicios
En este punto es conveniente hacer un alto y refrescar conceptos básicos. En primer lugar,recordar que el efecto alar que se aplica en la aerodinámica automotor, se corresponde con el aeronáutico pero a la inversa. Siendo que además, en el automovil el suelo, la cinta asfaltica donde transita y el despeje, a cuanto de este está el piso del automóvil, juegan un papel preponderantes.
En la actualidad, ese despeje se ha fijado como lícito en los 85 milímetros y es medido en condición de marcha, con todos los fluidos y el piloto montado, pero se podría decir que en forma estática.
Por lo observado, fotografiado y filmado, entre el camino y el piso del Rec Bull, esa separación se reduce ostenciblemente a la altura (valga la redundancia) del ala delantera.
¿Como y para qué?... Empezaremos por respondernos al revés: "para mejorar la downforce "y ¿como?..., mas alla de la acción de vencer los muelles o los elementos de suspensión, ya por el peso, ya por la carga..., gracias al empleo de materiales flexibles.Continuando;
Antes de meternos en este baile, de tratar de descubrir y entender lo que se dice es un logro de la gente de “RB” imitado por Ferrari y otros, con éxito relativo, es bueno recordar:
3ª Ley del movimiento de Newton.
Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual en intensidad pero de sentido contrario.
Porqué vuelan los aviones.
Un objeto plano, colocado un poco inclinado hacia arriba contra el viento, produce sustentación; por ejemplo una cometa. Un perfil aerodinámico, es un cuerpo que tiene un diseño determinado para aprovechar al máximo las fuerzas que se originan por la variación de velocidad y presión cuando este perfil se sitúa en una corriente de aire. Un ala es un ejemplo de diseño avanzado de perfil aerodinámico.
Veamos que sucede cuando un aparato dotado de perfiles aerodinámicos (alas) se mueve en el aire (dotado de presión atmosférica y velocidad), a una cierta velocidad y con determinada colocación hacia arriba (ángulo de ataque), de acuerdo con las leyes explicadas.
El ala produce un flujo de aire en proporción a su ángulo de ataque (a mayor ángulo de ataque mayor es el estrechamiento en la parte superior del ala) y a la velocidad con que el ala se mueve respecto a la masa de aire que la rodea; de este flujo de aire, el que discurre por la parte superior del perfil tendrá una velocidad mayor (efecto Venturi) que el que discurre por la parte inferior. Esa mayor velocidad implica menor presión (teorema de Bernoulli).
[center]
Tenemos pues que la superficie superior del ala soporta menos presión que la superficie inferior. Esta diferencia de presiones produce una fuerza aerodinámica que empuja al ala de la zona de mayor presión (abajo) a la zona de menor presión (arriba), conforme a la Tercera Ley del Movimiento de Newton.
Pero además, la corriente de aire que fluye a mayor velocidad por encima del ala, al confluir con la que fluye por debajo deflecta a esta última hacia abajo, produciéndose una fuerza de reacción adicional hacia arriba. La suma de estas dos fuerzas es lo que se conoce por fuerza de sustentación, que es la que mantiene al avión en el aire.
Como hemos visto, la producción de sustentación es un proceso continuo en el cual cada uno de los principios enumerados explican una parte distinta de este proceso. Esta producción de sustentación no es infinita, tiene un límite.
Y esto lamentablemente debería estar resaltado, pero... vamos a ver si así se resalta: """En el automovil se aplica invirtiendo todo de posición; lo de arriba es lo de abajo y viceversa."""
Muy básico, e aquí el perfil de un automóvil de fórmulas… Pretenciosamente, si lo miramos con cariño, estaremos viendo una suma de perfiles alares en posición invertida a como se verían en una aeronave.; esto no por sabido dejaremos de recordarlo, se debe a que en todo momento lo que se buscan son resultados opuestos. En uno es para que vuele, en el otro para que se pegue al suelo. Y coinciden en la pretensión de ofrecer la [COLOR=teal]menor resistencia al avance posible.A-----------------------------------------B
--...............-------------------
---Flujo de aire que enfrenta-----------------------------------------------------------------------------------------------> -->--flujo saliente reunido
La masa de aire que enfrenta el vehículo, al ser atravesada se divide y reparte en igualles cantidades rodeando las formas del mismo. Siendo que en el vértice posterior, donde nuevamente se hace una, vuelve a ser de idéntica magnitud que antes de ser atravesada.
Por las características y efectos alares, se generan dos zonas; una de baja presión y alta velocidad y la otra de alta presión y baja velocidad, condición sin ecuanón para que lo que enfrenta “A” sume exactamente igual al llegar a “B”
Retomando: Todo en la teoría es perfecto, luego en la práctica o en los ensayos de tunel, se verá que no es todo tan así. Pero a nosotros no nos afecta, al menos para el desarrollo del tema principal de este hilo. Si es importante que sepamos los rudimentos y sus efectos.
Tenemos entonces el cuerpo de la máquina, constituido por un "cigarro", con dos pontones (uno por lado), un fondo plan desde por detrás del eje delantero hasta poco antes del trasero y desde alli un incremento paulatino del despeje; por arriba cubriéndolo todo, una piel de bordes redondeados.
Este "cigarro"es el cuerpo que contiene toda la mecánica, todos los accesorios, todos los fluidos líquidos y gaseosos internos y al piloto. le corresponde el 34% de la downforce teórica, que tendría que obtener el diseño. El ala delantera, debería aportar otro 33% y la trasera idem. Pero ¿es así?... Vamos por partes dijo "Jack"...
Retomando el Hilo: No, por supuesto que no lo es. Como ya dijimos, al ala o bigote del morro le corresponde el 25% de la carga total y varía según las necesidades de equilibrio aerodinámico y mecánico de la máquina.
Y aunque todo un mundo sostenga, que el tema es la extraordinaria flexibilidad de los materiales con los que se fabrican las alas y su diseño inteligente, son el motivo de semejante éxito en pegar el morro (todo el auto) al suelo. Aunque todo indique que ese material y esa ingeniería, son tan inteligentes como para burlar las pruebas de flexión que se han realizado hasta hoy; Tengo mis serias dudas de que sean pillados por variar los valores de exigencia en los controles... Porque?...¿ y si el secreto no está allí ?...
Porque... si mira.
Notaremos como al simular el aumento de velocidad, todo el vehículo sometido al test en el tunel, se pega al piso.
Y es un Lotus actual,que no es un cuco precisamente... Y que no creo que tenga las alas desarrolladas del Red Bull...
Pero vamos a continuar... Una de las explicaciones más difundidas en estos días era:
""El morro de un Fórmula 1 es un componente que podemos considerarlo un sólido rígido. Basándonos en esto y en la normativa actual descartamos la posible existencia de piezas móviles y llegamos a la conclusión que se trata simplemente de una deformación elástica del material. Para ver mejor que está pasando vamos a ver algunas características y propiedades del material del que está fabricado el morro y en general gran parte de la carrocería, resina epoxi reforzada con fibra de carbono.
La resina epoxi reforzada con fibra de carbono es un material altamente usado en la Fórmula 1. Su elevada rigidez, bajo peso y buenas propiedades mecánicas son ideales para ésta aplicación. Pertenece a la familia de los materiales compuestos y cabe destacar su... ¿fragilidad ?.... A consecuencia de ésta característica no dispone de zona de deformación permanente. Para explicar el tema de las deformaciones es necesario decir que las existen de dos tipos. Hay la deformación elástica o temporal y la deformación plástica o permanente. La separación entre ellas dos es un punto y se conoce como el límite elástico.
En nuestro caso el alerón sufre una deformación elástica, es decir, se deforma en función del esfuerzo a que es sometido y al dejar de aplicárselo vuelve a su estado original. Podemos apreciar en el gráfico esfuerzo-deformación las dos zonas. La zona lineal es el tramo elástico y la zona plástica o de deformación permanente el tramo curvado. El final de la curva es el punto de ruptura. La fibra de carbono al no disponer de zona plástica el punto de ruptura está situado al final de la zona elástica.
Y en este punto haré un alto, pues no creo que sea esta la teoría sustentada por ningun ingeniero de ningún equipo de f1, que haya mirado simplemente las alas delanteras del "RB" o de la Ferrari y visto de que material están construidas...
Creo que debemos aclarar un error conceptual; " la fibra de carbono con que se construye el cigarro, la célula de supervivencia que constituye el chasis del auto, de donde se "cuelga absolutamente todo", en combinación con las resinas epóxicas puestas a polimerizar en una autoclave a determinadas presiones y temperatura, adquiere extrema resistencia y dureza, lo que la hace apropiada para soportar impactos y torceduras sin deformación. Esto claro, la convierte en un material poco apropiado, si lo que buscamos es un elemento que nos resulte flexible. Pero no se trata de un material frágil; se trate de un material que no desforma su estructura, es un material que da a la pieza que lo ocupa, gran resistencia, pero no flexibilidad...
Otro concepto que debe quedar en claro es que prohibidos en 1983 los autos efecto suelo e impuesto el fondo plano; se volvió a diseño con forma de flecha (desaparecieron los pontones con forma de ala)y aparecieron alas y alerones de todo tipo y tamaño, en búsqueda de recuperar la sustentación perdida
[center]
Y por esos años, un joven ingeniero de unos 30 años, sorprendía con el primer morro elevado
Señores, basta mirar la gráfica y salvando las diferencias con lo que nos toca ver hoy; estamos ante una creación del mentor
de un cuarto de siglo con un mismo alineamiento aerodinámico...
A la hora de buscar excusas, se terminan los argumentos y se inventa cualquier cosa... Y porqué no?!... pensar en la pintura...
Si luego de las vacaciones, en las pruebas siguientes, dos circuitos de alta velocidad y cuando ya se debería haber develado el misterio de las alas delanteras, el Red Bull no es "El Cuco" no significará nada; su potencial son los circuitos donde se equilibra lo lento con lo veloz.
Si fue Newey, el precursor de la tendencia aerodinámica vigente. Algún beneficio o renta adicional tiene que tener. No es lo mismo un auto veloz, que uno rápido y que si es rápido y veloz, no hay con que darle... Pero esta parte de la historia, está para desarrollarla solo si existen interesados en leerla
El alerón delantero (bigotes-spoilers- o como gusten llamarles), cumple más de una función:
1-Crea un 25% del total de la carga del vehículo
2-Distribuye la corriente de aire que atravieza el monoplaza. Divide el flujo en dos; una corriente irá por sobre la carrocería y la otra circulará por debajo.
3-Gracias a los adminículos que se montan sobre el, se busca apartar el aire de los neumáticos delanteros. Se trata de reducir el drag y las turbulencias que generan.
4-Gracias al subterfugio de más de una chapita, se orienta el aire para que cada parte de la carrocería, ubicada detrás del bigote, reciba una parte de ese flujo debidamente guiado para que cumpla una función y no genere perjuicios
En este punto es conveniente hacer un alto y refrescar conceptos básicos. En primer lugar,recordar que el efecto alar que se aplica en la aerodinámica automotor, se corresponde con el aeronáutico pero a la inversa. Siendo que además, en el automovil el suelo, la cinta asfaltica donde transita y el despeje, a cuanto de este está el piso del automóvil, juegan un papel preponderantes.
En la actualidad, ese despeje se ha fijado como lícito en los 85 milímetros y es medido en condición de marcha, con todos los fluidos y el piloto montado, pero se podría decir que en forma estática.
Por lo observado, fotografiado y filmado, entre el camino y el piso del Rec Bull, esa separación se reduce ostenciblemente a la altura (valga la redundancia) del ala delantera.
¿Como y para qué?... Empezaremos por respondernos al revés: "para mejorar la downforce "y ¿como?..., mas alla de la acción de vencer los muelles o los elementos de suspensión, ya por el peso, ya por la carga..., gracias al empleo de materiales flexibles.Continuando;
Antes de meternos en este baile, de tratar de descubrir y entender lo que se dice es un logro de la gente de “RB” imitado por Ferrari y otros, con éxito relativo, es bueno recordar:
3ª Ley del movimiento de Newton.
Para cada fuerza de acción hay una fuerza de reacción igual en intensidad pero de sentido contrario.
Porqué vuelan los aviones.
Un objeto plano, colocado un poco inclinado hacia arriba contra el viento, produce sustentación; por ejemplo una cometa. Un perfil aerodinámico, es un cuerpo que tiene un diseño determinado para aprovechar al máximo las fuerzas que se originan por la variación de velocidad y presión cuando este perfil se sitúa en una corriente de aire. Un ala es un ejemplo de diseño avanzado de perfil aerodinámico.
Veamos que sucede cuando un aparato dotado de perfiles aerodinámicos (alas) se mueve en el aire (dotado de presión atmosférica y velocidad), a una cierta velocidad y con determinada colocación hacia arriba (ángulo de ataque), de acuerdo con las leyes explicadas.
El ala produce un flujo de aire en proporción a su ángulo de ataque (a mayor ángulo de ataque mayor es el estrechamiento en la parte superior del ala) y a la velocidad con que el ala se mueve respecto a la masa de aire que la rodea; de este flujo de aire, el que discurre por la parte superior del perfil tendrá una velocidad mayor (efecto Venturi) que el que discurre por la parte inferior. Esa mayor velocidad implica menor presión (teorema de Bernoulli).
[center]Tenemos pues que la superficie superior del ala soporta menos presión que la superficie inferior. Esta diferencia de presiones produce una fuerza aerodinámica que empuja al ala de la zona de mayor presión (abajo) a la zona de menor presión (arriba), conforme a la Tercera Ley del Movimiento de Newton.
Pero además, la corriente de aire que fluye a mayor velocidad por encima del ala, al confluir con la que fluye por debajo deflecta a esta última hacia abajo, produciéndose una fuerza de reacción adicional hacia arriba. La suma de estas dos fuerzas es lo que se conoce por fuerza de sustentación, que es la que mantiene al avión en el aire.
Como hemos visto, la producción de sustentación es un proceso continuo en el cual cada uno de los principios enumerados explican una parte distinta de este proceso. Esta producción de sustentación no es infinita, tiene un límite.
Y esto lamentablemente debería estar resaltado, pero... vamos a ver si así se resalta: """En el automovil se aplica invirtiendo todo de posición; lo de arriba es lo de abajo y viceversa."""
Muy básico, e aquí el perfil de un automóvil de fórmulas… Pretenciosamente, si lo miramos con cariño, estaremos viendo una suma de perfiles alares en posición invertida a como se verían en una aeronave.; esto no por sabido dejaremos de recordarlo, se debe a que en todo momento lo que se buscan son resultados opuestos. En uno es para que vuele, en el otro para que se pegue al suelo. Y coinciden en la pretensión de ofrecer la [COLOR=teal]menor resistencia al avance posible.A-----------------------------------------B
--...............-------------------
---Flujo de aire que enfrenta-----------------------------------------------------------------------------------------------> -->--flujo saliente reunido
La masa de aire que enfrenta el vehículo, al ser atravesada se divide y reparte en igualles cantidades rodeando las formas del mismo. Siendo que en el vértice posterior, donde nuevamente se hace una, vuelve a ser de idéntica magnitud que antes de ser atravesada.
Por las características y efectos alares, se generan dos zonas; una de baja presión y alta velocidad y la otra de alta presión y baja velocidad, condición sin ecuanón para que lo que enfrenta “A” sume exactamente igual al llegar a “B”
Retomando: Todo en la teoría es perfecto, luego en la práctica o en los ensayos de tunel, se verá que no es todo tan así. Pero a nosotros no nos afecta, al menos para el desarrollo del tema principal de este hilo. Si es importante que sepamos los rudimentos y sus efectos.
Tenemos entonces el cuerpo de la máquina, constituido por un "cigarro", con dos pontones (uno por lado), un fondo plan desde por detrás del eje delantero hasta poco antes del trasero y desde alli un incremento paulatino del despeje; por arriba cubriéndolo todo, una piel de bordes redondeados.
Este "cigarro"es el cuerpo que contiene toda la mecánica, todos los accesorios, todos los fluidos líquidos y gaseosos internos y al piloto. le corresponde el 34% de la downforce teórica, que tendría que obtener el diseño. El ala delantera, debería aportar otro 33% y la trasera idem. Pero ¿es así?... Vamos por partes dijo "Jack"...
Retomando el Hilo: No, por supuesto que no lo es. Como ya dijimos, al ala o bigote del morro le corresponde el 25% de la carga total y varía según las necesidades de equilibrio aerodinámico y mecánico de la máquina.
Y aunque todo un mundo sostenga, que el tema es la extraordinaria flexibilidad de los materiales con los que se fabrican las alas y su diseño inteligente, son el motivo de semejante éxito en pegar el morro (todo el auto) al suelo. Aunque todo indique que ese material y esa ingeniería, son tan inteligentes como para burlar las pruebas de flexión que se han realizado hasta hoy; Tengo mis serias dudas de que sean pillados por variar los valores de exigencia en los controles... Porque?...¿ y si el secreto no está allí ?...
Porque... si mira.
Notaremos como al simular el aumento de velocidad, todo el vehículo sometido al test en el tunel, se pega al piso.
Y es un Lotus actual,que no es un cuco precisamente... Y que no creo que tenga las alas desarrolladas del Red Bull...
Pero vamos a continuar... Una de las explicaciones más difundidas en estos días era:
""El morro de un Fórmula 1 es un componente que podemos considerarlo un sólido rígido. Basándonos en esto y en la normativa actual descartamos la posible existencia de piezas móviles y llegamos a la conclusión que se trata simplemente de una deformación elástica del material. Para ver mejor que está pasando vamos a ver algunas características y propiedades del material del que está fabricado el morro y en general gran parte de la carrocería, resina epoxi reforzada con fibra de carbono.
La resina epoxi reforzada con fibra de carbono es un material altamente usado en la Fórmula 1. Su elevada rigidez, bajo peso y buenas propiedades mecánicas son ideales para ésta aplicación. Pertenece a la familia de los materiales compuestos y cabe destacar su... ¿fragilidad ?.... A consecuencia de ésta característica no dispone de zona de deformación permanente. Para explicar el tema de las deformaciones es necesario decir que las existen de dos tipos. Hay la deformación elástica o temporal y la deformación plástica o permanente. La separación entre ellas dos es un punto y se conoce como el límite elástico.
En nuestro caso el alerón sufre una deformación elástica, es decir, se deforma en función del esfuerzo a que es sometido y al dejar de aplicárselo vuelve a su estado original. Podemos apreciar en el gráfico esfuerzo-deformación las dos zonas. La zona lineal es el tramo elástico y la zona plástica o de deformación permanente el tramo curvado. El final de la curva es el punto de ruptura. La fibra de carbono al no disponer de zona plástica el punto de ruptura está situado al final de la zona elástica.
Y en este punto haré un alto, pues no creo que sea esta la teoría sustentada por ningun ingeniero de ningún equipo de f1, que haya mirado simplemente las alas delanteras del "RB" o de la Ferrari y visto de que material están construidas...
Creo que debemos aclarar un error conceptual; " la fibra de carbono con que se construye el cigarro, la célula de supervivencia que constituye el chasis del auto, de donde se "cuelga absolutamente todo", en combinación con las resinas epóxicas puestas a polimerizar en una autoclave a determinadas presiones y temperatura, adquiere extrema resistencia y dureza, lo que la hace apropiada para soportar impactos y torceduras sin deformación. Esto claro, la convierte en un material poco apropiado, si lo que buscamos es un elemento que nos resulte flexible. Pero no se trata de un material frágil; se trate de un material que no desforma su estructura, es un material que da a la pieza que lo ocupa, gran resistencia, pero no flexibilidad...
Otro concepto que debe quedar en claro es que prohibidos en 1983 los autos efecto suelo e impuesto el fondo plano; se volvió a diseño con forma de flecha (desaparecieron los pontones con forma de ala)y aparecieron alas y alerones de todo tipo y tamaño, en búsqueda de recuperar la sustentación perdida
[center]Y por esos años, un joven ingeniero de unos 30 años, sorprendía con el primer morro elevado
Señores, basta mirar la gráfica y salvando las diferencias con lo que nos toca ver hoy; estamos ante una creación del mentor
de un cuarto de siglo con un mismo alineamiento aerodinámico...
A la hora de buscar excusas, se terminan los argumentos y se inventa cualquier cosa... Y porqué no?!... pensar en la pintura...
Si luego de las vacaciones, en las pruebas siguientes, dos circuitos de alta velocidad y cuando ya se debería haber develado el misterio de las alas delanteras, el Red Bull no es "El Cuco" no significará nada; su potencial son los circuitos donde se equilibra lo lento con lo veloz.
Si fue Newey, el precursor de la tendencia aerodinámica vigente. Algún beneficio o renta adicional tiene que tener. No es lo mismo un auto veloz, que uno rápido y que si es rápido y veloz, no hay con que darle... Pero esta parte de la historia, está para desarrollarla solo si existen interesados en leerla
