MINIPOST: El S-duct, tan ingenioso como util

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Las nuevas reglas de estos últimos años en la formula 1 en cuanto al morro han requerido de un “estruje” de cerebro por parte de los ingenieros de los equipos de la categoría reina del automovilismo.

La necesidad: al tener cambios bruscos de pendiente, el aire tiende a levantarse y deflectarse del morro y a “despegarse” de este. Esto es horrible en términos aerodinámicos porque si desprendemos la capa límite del fluido del monoplaza, creamos mucha resistencia o “drag” que nos hará ir más lentos en la recta y más inestables.

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La solución propuesta consiste en conducir el aire desde zonas en las que el aire se puede estancar, o como se llaman en ingeniería fluido mecánica, puntos de remanso, y usar este aire para crear una presión un tanto reducida al hacerle aumentar la velocidad y crea una baja presión (lo justo para el efecto que buscamos) que “captura” el aire que tendería a salir disparado y mantenerlo pegado a la superficie del monoplaza.

Estos puntos de remanso son los puntos de mayor presión en el monoplaza, y son puntos que realmente nos interesa eliminar para reducir el drag del monoplaza. Ejemplos de estas zonas de puntos de remanso son los que vemos en rojo o anaranjados en el dibujo, generalmente puntos donde el aire impacta directamente y casi perpendicularmente contra un elemento.

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Este conducto se encuentra unido al monocasco del monoplaza, no acoplado al alerón delantero, aunque anteriormente si que lo estaba.

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Carlos Sánchez Martínez @carlossmf1

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Técnica F1: Análisis técnico del RB11

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El RB11, presentado en Jerez con pintura estilo camuflaje (pintura cuyas formas hacen que cueste distinguir la forma exacta del monoplaza así como sus detalles más concretos) salía a pista delante de mis propios ojos y pisaba asfalto por primera vez este 2015. Esto me picó más de lo habitual la curiosidad y unos días después toca ponernos a analizar este nuevo monoplaza en profundidad.

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El RB11 al igual que el Williams FW37 tiene una línea de desarrollo continuista, como era de esperar ya que el único problema de este monoplaza durante el 2014 ha sido la unidad de potencia proporcionada por Renault Sport que lo ha lastrado durante toda la temporada, en concreto la fiabilidad. A pesar de esos problemas el chasis del RB10 era si no el mejor, el segundo mejor tanto en eficiencia aerodinámica como en comportamiento, de ahí que el equipo de la bebida del “toro rojo” se haya centrado en mejorar al máximo la base que ya tenían.

El cambio más significativo lo tenemos en el área delantera del monoplaza, donde tenemos un nuevo morro, similar al del Williams FW37 con ese finger reducido y esos anclajes al ala frontal retrasados con el extremo de la nariz por debajo de la parte más exterior del ala, todo con el fin de cumplir la normativa del 2015 que fija los áreas en determinadas distancias respecto al extremo del nosecone.

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Vemos el cambio en la estructura del ala frontal del monoplaza, para adaptarse a la nueva normativa, así como la nueva organización del ala en 5 planos. Foto Sutton

A pesar de dicho cambio en la estructura de la nariz, esta vez sin esas entradas de aire para reducir el drag que vimos en 2014, tenemos de nuevo el S-Duct, ya habitual en la escudería austriaca y que hace que el aire de la zona inferior del aire sea reconducida mediante un conducto en forma de “S”, como su propio nombre indica, hacia la zona superior del copkit del monoplaza con el fin de evitar que el flujo se estanque en esta zona y genere altas presiones que entorpezcan el flujo.

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No solo el ala y la nariz se han modificado sino que las suspensiones delanteras, tipo push rod de trabajo a compresión, se han modificado en su geometría casi íntegramente, de modo que ahora la barra de dirección que transmite el movimiento de la cremallera de la dirección a la rueda discurre paralela al lado mas adelantado del triángulo de suspensión, mientras que en el Rb10, estos se cruzaban. El motivo no lo tengo claro aunque intuyo que pueda ser para evitar “turbulentar” el flujo más de lo necesario facilitándole el camino que ellos buscan. Además se ha reducido esta en altura para mejorar el centro de gravedad del monoplaza y por tanto la estabilidad de este.

suspension delantera RB11

El equipo de MIlton Keynes ha decidido probar también con las tuercas sopladoras lo que ha hecho que en un principio se aumente el área de las tomas de aire de refrigeración de los frenos.

Los bargeboards han variado su forma, de modo que en contraste al RB10, donde el bargeboard discurría curvo en la zona más inferior del pontón haciendo de cierto modo una forma paralela a la estructura del intake del sidepod, ahora discurre horizontal y después perpendicular a este hasta el fondo del monoplaza. A pesar de que esta sea la forma elegida estoy seguro de que variaran este elemento a lo largo de la temporada.

La trasera mantiene la forma de la salida del aire del compartimento de la unidad de potencia aunque se ha suavizado la forma y brusquedad con la que los sidepods tomaban la forma de la salida de este compartimento, así como el que la cubierta motor discurra envolviendo el escape pegado a este sin dejar un gran espacio como sucedía con el RB10.

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Además la reducción de la entrada del sidepod ha hecho que la toma de aire bajo la toma principal del arco de seguridad se haya hecho más grande con el fin de compensar dicha reducción de tamaño, como han realizado también otros equipos.

Proviniendo del RB10, el monoplaza desde luego promete y estoy seguro que tanto Daniel Ricciardo como Danil Kvyat darán mucho que hablar esta temporada que acaba de comenzar.

Carlos Sánchez Martínez @CarlosSMF1

Análisis del Red Bull RB11

Técnica F1: ¡¡Los sensores que usan los equipos en los test!!

Redactado para el podcast de AtodaF1. Podéis descargar el programa AQUÍ

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Como cada año, llegan los test y los equipos tienen que probar que todo el trabajo invertido en los años de desarrollo del monoplaza han valido la pena y es trabajo bien hecho. Con esto del trabajo bien hecho me refiero simplemente a que los datos obtenidos en la fabrica con los distintos programas informáticos y simulaciones en los bancos de pruebas se corresponden con lo que tiene lugar en la realidad. Para ello estos se hacen valer de una serie de herramientas que les permiten conocer más a fondo el comportamiento concreto de las diversas partes del monoplaza. Algunos de estos son: Sigue leyendo

El nuevo arma de Fernando Alonso! Análisis del MP4-30

Escrito para Falso9blog en la sección Fórmula 1
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El cambio entre el MP4-30 y su predecesor es muy significativo, es casi un cambio completo de concepto dado que un motor nuevo implica una nueva concepción a la hora de crear un monoplaza.

Como es obvio el cambio que a priori llama más la atención es el morro, en el que se ha eliminado el finger y se ha prolongado en sí la estructura de la nariz reduciendo mucho el área de entrada del aire hacia la parte más inferior. El ala que han presentado, aunque cambiará mucho durante la temporada es significativamente distinto al que nos encontramos en la presentación del MP4-29.

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Cambios en la forma de los pontones, la toma de aire de estos y la toma de aire del arco de seguridad. La zona de entrada del aire a la zona inferior del monoplaza se reduce considerablemente .

En este caso se organiza en 5 planos en lugar de en tres y los cajetines de alas de la parte delantera son un poco más pequeños y con una zona exterior que trata de acondicionar el flujo. Así mismo se ven claramente los generadores de vórtices de la parte inferior del ala y una forma del plano principal mas suavizada y con curvas menos pronunciadas. El descenso de la nariz hasta su punto más bajo es mucho más pronunciado, con la zona del copkit a la que se ancla el morro paralela al suelo y luego una bajada brusca, no es así en el MP4-29 donde todo seguía la misma línea suave para evitar cualquier tipo de turbulencia.

Los cambios no se limitan a este elemento si no que son muchos y numerosos en todo el monoplaza como por ejemplo en los pontones cuya forma y tamaño ha variado considerablemente. Son más pequeños y mas estilizados con la zona superior a la entrada de la toma de aire curvada y no recta. Esta toma se ha reducido en tamaño y se ha redondeado su forma lo que nos da una primera aproximación a el control que honda cree tener de la temperatura de su unidad de potencia.

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Vemos como los cambios en la zona de los pontones son innumerables, especialmente notables en la parte final de estos donde se estrecha casi mas que en el Red Bull de 2014. Esperemos que no les cause problemas en en cuanto a la refrigeración de la unidad de potencia.

En cuanto a la zona de la toma de aire principal del arco de seguridad vemos como tiene una nueva forma más pronunciada y no tan redonda como en su predecesor y además observamos una compartimentación cuya función no queda muy clara hasta que no sepamos un poco más del monoplaza.

La zona trasera de la cubierta motor se ha hecho mucho más estrecha, estilo Red Bull Racing, lo que favorece mucho al flujo en esta zona del coche aunque puede darles más de un quebradero de cabeza en términos de temperatura del compartimento motor.

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Comparación en perfil del monoplaza de 2014 y 2015. Véanse las inclinaciones del morro

El endplate trasero también ha cambiado bastante, con unas branquias más simples y estructuradas en la zona de la esquina superior de este así como una forma más recta y con el borde de ataque del plano que se levanta cuando activamos el DRS, con perfil dentado en forma de sierra, como ya vimos anteriormente durante la temporada de 2014 en algunas pruebas que se llevaron a cabo.

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El nuevo alerón trasero del MP4-30 con un gran trabajo de perfeccionamiento aerodinámico por parte de los ingenieros de Mclaren buscando la máxima eficiencia

La suspensión delantera es tipo push rod, a compresión de modo que como ya os dije, es más eficiente aerodinámicamente en comparación con la pull rod aunque con un peor centro de gravedad. La trasera como es habitual es a tracción o push rod ya que un centro de gravedad más bajo les permite una mejor tracción y una mejora en la dinámica general del coche.

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La suspensión delantera Push Rod, muy trabajada y aparentemente eficiente en el ámbito aerodinámico.

En las imágenes mostradas del monoplaza no se observan tomas de aire para los frenos delanteros

Como siempre cualquier cosa que queráis saber y yo pueda contactad conmigo vía twitter en @carlossmf1

Carlos Sánchez Martínez

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Williams FW37 (Análisis técnico)

 Comparación entre el FW36 (El modelo presentado en 2014, no el evolucionado) con el FW37

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Por fin conocemos la nueva imagen del equipo Williams Martini, el brillante FW37.

La base del monoplaza, al menos la base de trabajo del equipo es el chasis del FW36, que ya consiguió un genial rendimiento que se vio manifestados en 1 pole position, 2 vueltas rápidas, 6 podios y 320 puntos que les colocaron en el tan ansiado top 3 del campeonato de constructores.

Con dicha base, la linea de diseño que ha tomado el equipo inglés es la de adaptarse a las nuevas normas, y desarrollar lo máximo posible el monoplaza en una brutal “evolución” que muy probablemente les hará mejorar mucho en términos de performance y velocidad.

Lo que más nos llama la atención a primera vista es el nuevo “nosecone” o morro, adaptado a la nueva normativa de 2015, que establece las medidas de los áreas de la sección transversal en varios planos de este como ya fue explicado en la entrada sobre la nueva normativa de 2015.

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Ala frontal y zona delantera del “nosecone” de este renovado FW26 que es el williams de 2015

En la zona que comprende el anclaje al morro y el compartimento del piloto no se observan cambios significativos. La suspensión tipo “push rod”, de trabajo a compresión y que aunque tiene un pero rendimiento en cuanto a la posición del centro de gravedad, permite una mejor eficiencia aerodinámica (dado que la mayoría de los materiales se comportan mejor a compresión que a tracción).

Williams FW37

La suspensión Push rod delantera del FW37 presenta una principal novedad respecto a la de 2014, el brazo inferior carenado estilo Mercedes

Si que observamos un cambio en el splitter respecto al FW36 como vemos en la imagen con el pilar mucho mas retrasado que en este para aumentar la eficiencia.

Vemos los cambios muy significativos en la zona del splitter.

Vemos los cambios muy significativos en la zona del splitter.

Justo después de la cabeza del piloto, en la zona del arco de seguridad bajo la toma principal de aire del motor, se ha ampliado la toma secundaria de aire, supongo que para la refrigeración del intercooler del turbocompresor del V6 de Mercedes.

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El monkey sit ha cambiado el concepto inicial. En la presentación del FW36 vimos que usaban el aire del escape para incidir sobre este, no así este 2015 donde lo elevan por encima del escape.

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Comparación entre los Monkey sit mostrados en los renders de presentación de ambos monoplazas de 2014 y 2015

El alerón trasero, en un principio parece similar, necesitaremos ver mas imágenes para poder decir algo más; apreciamos alguna diferencia en la zona de las branquias que cubren la zona superior del endplate trasero justo encima del ala.

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Arriba el perfil del pontón del FW36 y abajo el pontón del FW37.

Otros detalles del monoplaza que destacan son los dos aletines justo debajo de la cámara de televisión , los retrovisores, con una sola sujeción, no dos como en el FW36, unos pontones mas reducidos así como las tomas de aire de los “sidepods”, más pequeñas respecto a las del FW36 lo que nos indica un mayor control de la temperatura del compartimento de la unidad de potencia y una mayor eficiencia aerodinámica con una trasera muy fina y una suspensión trasera “pull rod”, de trabajo a tracción y que permite un centro de gravedad mas bajo en esta zona favoreciendo la tracción aunque dada su menor resistencia necesita tener un mayor tamaño y peso y por tanto un peor rendimiento aerodinámico.

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Resumen de los cambios fundamentales entre el FW36 y FW37

Finalmente y tras describiros algunas de las novedades que hemos podido apreciar en este monoplaza os dejo el vídeo publicado por williams en el que nos muestran este en 360º

Un fuerte abrazo!!

Carlos Sánchez Martínez @carlossmf1

El Gurney flap, ese gran desconocido

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Hoy os voy a explicar uno de los principios fundamentales en la aerodinámica en vehículos. El objetivo principal  es hacer que el vehículo en cuestión, no cambie el flujo de régimen y sea capaz de mantenerlo laminar, es decir estratificado. Esto es así ya que la capa límite de nuestro fluido generará la tan odiada resistencia aerodinámica o drag.

Esta, la capa límite, es la región del flujo que se ve afectado por los efectos viscosos, que son a grandes rasgos el rozamiento del fluido contra las superficies con las que contacta. Esto hace que el fluido por tanto tenga velocidad cero en el lugar exacto de contacto con la superficie del coche y la velocidad del vehículo (en sentido contrario, chocando contra este) un poco por encima de esta zona. Esta región de transición es lo que se denomina como capa límite.

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Vemos como el flujo con velocidad V0 al llegar a la superficie frena bruscamente en la zona de contacto y la velocidad se estratifica desde 0 hasta el valor V0. Recordad que cuanto mayor espesor de capa limite, mayor drag o resistencia y por tanto iremos mas lentos en recta y alcanzaremos menos velocidad punta

 

El grosor de esta capa límite es muy importante, pues cuanto más espesa sea, mayor drag o resistencia nos encontraremos, y más aún cuando esta capa límite “se desprende”, donde también se genera muchísimo drag. Esto es lo peor que nos puede pasar en términos de resistencia aerodinámica (aparte de ser un autobús claro jaja) y por ello tenemos que retrasar este fenómeno lo máximo posible.

Es por esto que, aunque lo que queremos es que el flujo en nuestro vehículo sea laminar, llega un momento en que voluntariamente tenemos que transformarlo en turbulento para retrasar el desprendimiento de la capa límite y reducir considerablemente esta resistencia. Para ello una de las soluciones más empleadas en monoplazas y vehículos con alerones es usar el llamado Gurney Flap. Lo que produce este elemento es un pequeño obstáculo que crea dos torbellinos detrás del ala que van en sentidos opuestos y retrasan el desprendimiento de la capa limite, de modo que disminuimos mucho el drag manteniendo el mismo ángulo de ataque del ala y permitiendo que este pueda ser mayor.

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Como vemos en la imagen, usando un Gurney flap podemos colocar mayores ángulos de incidencia a los alerones ya que retrasamos el desprendimiento de la capa límite. Es por esto que el Gurney flap no suele usarse en circuitos como Monza, donde el ángulo de ataque es mucho menor que en otros como Mónaco.

Gracias a este elemento, muchas veces pasado por alto, los monoplazas pueden aumentar su velocidad punta en las rectas en circuitos que requieren alta carga aerodinámica lo que permite ganar unas décimas de segundo vitales en este deporte que se mueve en márgenes tan pequeños.

Como siempre cualquier duda dejad un comentario o contactad conmigo a través de twitter en @carlossmf1

Un formulero abrazo!

 

 

Técnica F1: El sistema de dirección asistida en la F1

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El sistema de dirección de un monoplaza es la clave de su velocidad vuelta a vuelta.

Cualquier vehículo automovil tiene dos puntos vitales que lo definen como tal: tracción y manejo. Cualquier vehículo por simple que sea necesita una propulsión que permita su desplazamiento frontal, y un sistema que permita dotar a este de manejabilidad y que pueda cambiar de trayectoria.

En los deportes de competición automovilística, este es un elemento al que se presta poca atención técnica pero que es sin duda el mas importante del vehículo.

la pregunta por tanto en la que nos centramos para mostraros como funciona es ¿como podemos hacer que un vehículo gire?

Vamos a empezar hablando del sistema de dirección mas simple de los vehículos , el sistema de dirección de un Kart. En estos vehículos, simples pero tremendamente rápidos, lo que buscamos es que la dirección sea muy muy directa, es decir que si giramos poco el volante, el kart gire poco en la misma proporción, y si queremos que el vehículo gire mucho, giramos el volante mucho. Esto tiene una implicación importante y es básicamente que al no emplear ningún tipo de engranaje, cuanto más pese el kart mas costara girar por la fricción.

Detalle del anclaje de la dirección de un kart, muy directa y precisa, sin engranajes

Detalle del anclaje de la dirección de un kart, muy directa y precisa, sin engranajes

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