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Archivo para Marzo, 2009

¿Cómo funciona el difusor de Brawn GP?

Lunes, 30 de Marzo de 2009

¡Cómo está el tema con los difusores en la Formula 1!  Vamos a intentar desvelar que hay detrás de la “magia” del polémico difusor de Brawn GP.  Veamos primero la pieza en cuestión para posteriormente pasar a verla en funcionamiento en conjunto con el resto del monoplaza.

 

difusor-brawn-gp_detalle

 

Ahí lo tenemos.  Se trata de una pieza que va colocada en altura un poco por debajo del eje de giro de las ruedas traseras y un poco por detrás de este.  La parte de delante del mismo, que no se aprecia en la foto, lleva una especie de rampa inclinada a ambos lados de atrás a delante y hacia abajo,  y en el centro una especie de V con una inclinación más suave.

Según apuntan por numerosos sitios lo que parece aportar este difusor es un mayor efecto suelo en el coche.  Y alguien pensará… ¿Qué es eso del efecto suelo?,  Pues muy sencillo es un efecto que se produce por diferencia de presiones en los lados de un cuerpo cuando se acerca al suelo.  En la Formula 1 normalmente está motivado por un efecto que descubrió un tal Venturi (efecto Venturi) que consiste en que cuando un fluido es canalizado y se produce en el canal por donde pasa un estrechamiento, el fluido pasa a mayor velocidad por ese estrechamiento disminuyendo en el mismo la presión.   Produciendose una especie de succión.

Existe otro efecto suelo utilizado en aeronáutica, pero que es distinto a este.  Y por el momento no nos interesa demasiado.  Para no desviarnos del tema que nos ocupa.

Dado que siempre vale más una imagen que mil palabras os dejo por aquí una ilustración del curioso efecto venturi:

 

venturi

 

 

Bueno, pues veámos que es lo que pasa en un monoplaza de Formula 1.   Advertir que el efecto suelo en un Formula 1 es muy peligroso, ya que si alguien diseña un coche basando su estabilidad y su tracción solamente en ese efecto de succión aerodinámica, podría pasar que si el coche coge un bache y pierde esa succión que lo mantiene pegado al suelo, ya nada le retendría en el mismo y podría salir volando con el consecuente riesgo para pilotos y espectadores.  Con lo cual, se trata de que el coche traccione en base a fuerzas de gravedad y downforce aerodinámica, evitando lo máximo posible el efecto suelo.

En la mayoría de los medios se está oyendo que el difusor de Brawn GP produce un gran efecto suelo.  En mi humilde opinión no creo que produzca mucho más efecto suelo que los demás.  La clave del “mágico” difusor está en su comportamiento con el conjunto aerodinámico del coche.  Fijémonos en la siguiente imagen:

 

difusor-brawn-gp

 

Las líneas amarillas representan el flujo de aire por debajo del coche.  Como se ve hay un estrechamiento y luego una expansión, con lo cual algo de efecto suelo existe, logicamente, pero creo que no más que en otros monoplazas.  Ahora bien hay algo muy diferente que es el flujo de aire superior representado por las líneas verdes.  Este es dirigido a la parte de arriba del difusor.  Al contar este con una especie de rampa en su parte delantera provoca cierta resistencia aerodinámica y cierta “downforce” al mismo tiempo.  Vamos que es una especie de aleron abajo.  Además al estar acampanado terminado en una V canaliza el aire hacia el vertice de la V posibilitando que el centro de presiones (cdp) no se desplace demasiado lateralmente en curvas y consiguiendo así una gran estabilidad del vehículo  (veáse el artículo sobre tunel del viento para más información de cdp).  Además al producir este difusor ya bastante downforce por el flujo de aire que le llega por arriba se puede bajar bastante el angulo del ala superior consiguiendo así una menor resistencia al avance del monoplaza y por lo tanto una mayor velocidad.  De ahí el segundo de ventaja con el que cuentan.

 

difusor-brawn-gp4

 

Como puede verse todo el diseño aerodinámico del coche trabaja en conjunto.  Veámos en la imagen de arriba como las carcasas de los huecos de ventilación están perfiladas para que el flujo de aire llegue hasta la parte de arriba del difusor.  Tiene un diseño aerodinámico que hace que las diferentes partes del coche trabajen en conjunto.  De ahí que no será tan fácil copiarlo, ya que los equipos tendrán que cambiar chasis y disposición de componentes dentro del mismo para poder hacer algo parecido.

Fijémonos por ejemplo, en Mclaren.  La filosofía tan distinta de diseño aerodinámico que ha construido, que según lo visto en los tiempos por vuelta parece bastante menos eficiente y que para nada ha contemplado dirigir el flujo aerodinámico superior al difusor:

 

difusor-mclaren2

 

El coche es mucho más cuadrado y desvía el fujo superior hacia atrás pero no hacia abajo, hacia el difusor.  Pienso que les costará bastante reajustar todo el diseño del vehículo a la filosofía Brawn GP.  Si es que la FIA al final da por bueno definitivamente su diseño.

La gente de Brawn GP ha trabajado muy bien la aerodinámica del coche y esa es toda su “magia”.  Ahora están obteniendo los frutos de su trabajo.  Creo que no están aumentado el efecto suelo, si no que tienen un diseño aerodinámico mucho más perfeccionado que los demás.

Añadido:

Por último os dejo una vista frontal del difusor más detallada y una imagen esquematica con una hipótesis de como van los flujos en el difusor.

 

difusor-brawn-gp3

flujos-difusor

En la imagen se pueden ver los flujos en la vista de perfil y en la vista en planta desde arriba respectivamente.

Según vemos en el esquema parece que en la zona de debajo de la V se genera una depresión ya que no hay aire, al colarse el aire que viene de los bajos del coche por dentro de la V. De hecho los faldones verticales mas largos a ambos lados de la V muy probablemente están indicando que en esa zona hay baja presión y son más largos para que no se succione aire de los laterales. El aire que pasa por encima del difusor pasa a mayor presión y justo debajo tiene una depresión generada por barrido de la especie de canalización que forma la V que a la entrada no es una V es simplemente una especie de tobera rectangular para barrer el aire que llega de los bajos a esa zona.  Con lo que debajo de la V no queda aire y se produce bastante “downforce” por la diferencia de presiones.

Espero que haya sido de vuestro interés el artículo…

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Formula 1 Australia 2009: Carrera

Domingo, 29 de Marzo de 2009

circuito_albertpark

Los dos pilotos de Toyota y Hamilton de Mclaren CARRERÓN.

[RESULTADOS OFICIALES DE AUSTRALIA 2009]

Se confirma que Brawn GP está muy por encima de los demás…  Increíble la progresión de Toyota desde las últimas posiciones al podio con Trulli.  Va a estar muy, pero que muy difícil coger a estos equipos.  No parece que el KERS ofrezca demasiadas ventajas en carrera, aunque se ha visto algún que otro adelantamiento interesante.

Carreron de Hamilton, cuarto.  Ha aportado emoción al inicio con una gran progresión con los neumáticos blandos.   Los cuales sufrían una tremenda degradación en practicamente 8-10 vueltas.  Hubiera sido imposible la estrategia de una parada.

Meritorio puesto para Alonso, sexto.  Pero da la impresión de que el coche se ha quedado atrás en cuanto a progresión.  No va demasiado bien o al menos en este Gran Premio no ha ido nada bien.   Grave fallo en los repostajes de su equipo que le tuvieron esperando a que terminara Piquet.   No veo demasiadas buenas espectativas para Renault, ya que todo apunta a que el KERS lo quitarán todos los equipos si quieren coger a los que ahora mismo están delante.   El Renault no parece un coche demasiado bueno.   Más o menos como el del año pasado a principios de temporada.  Aunque claro está todo se verá…

Mala gestión de Vettel al final que peleaba con Kubica para el tercer puesto del podio, pero con los neumaticos blandos degradados en su último stint debería haberse conformado con el cuarto puesto y no como acabaron los dos fuera en su lucha particular.

Sanción de la FIA: Al final Trulli es sancionado por haber adelantado a Hamilton con el Safety Car en pista.  Con lo que Hamilton sube al podio como tercero y Alonso quinto.

Sanción de la FIA: Al final le quitan la sanción a Trulli y excluyen de la carrera a Hamilton por mentir en la investigación de la sanción de Trulli.  Con lo que Trulli sube al podio como tercero y Alonso se queda quinto.

En cualquier caso un apasionante Gran Premio de Formula 1 y esperemos que los que quedan nos sigan deparando las mismas emociones…

 

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Formula 1 Australia 2009: Clasificación

Sábado, 28 de Marzo de 2009

Bueno pues todas por fin quedaron despejadas las dudas.  Se confirma el buen rendimiento de los pequeños del 2008.   Primer y segundo puesto para Button y Barrichello de Brawn GP.  No eran fuegos de artificio.  Han hecho las cosas bien y están muy, pero que muy por encima de los demás.  Se lo merecen, hace unos meses estaban sin equipo.

[DATOS OFICIALES CLASIFICACIÓN AUSTRALIA 2009]

Renault sigue en la misma posición que el año pasado por estas fechas…   Alonso también quedo 12 en la Q2 en Australia 2008, lo mismo que hoy.  Desastre absoluto para ellos en clasificación y en lo que va de fin de semana, ya que en ningún momento han estado en las posiciones de cabeza como se esperaba después de una pretemporada bastante buena.   Parece que el circuito de Jérez no es una buena referencia para los coches Renault, ya que siempre suelen marcar buenos tiempos allí, pero luego no se mantienen en otros circuitos. 

Los Ferrari septimo (Massa) y noveno (Raikkonen).  Kubica con su BMW cuarto sin KERS, Heidfeld en el puesto 11 con KERS.  Por lo que parece el KERS no sirve de mucho para clasificar.   Ganan por goleada los coches que no lo llevan.

Mclaren 14 y 15 en la Q2, con Hamilton sin poder ni siquiera disputarla porque tuvo un problema en la caja de cambios.

Y por último, y no por ello menos importante, Sebastian Vettel con un Red Bull ha clasificado tercero.   Un resultado muy meritorio para él y que confirma la clase de este piloto.  Recordemos que llevan motor Renault. 

Qué más contar…  Que la Formula 1 esta temporada está revolucionada, que nada es lo que era y que nos disponemos a ver el campeonato más original, apasionante e interesante de los últimos tiempos… 

Y para cerrar el artículo dejo algunos interrogantes que creo que nos inquietan a todos:

¿Seguiran los equipos con el KERS? 

¿Toda la ventaja es del difusor mágico?

¿Cuánto tardaran en reaccionar los grandes?

¿Se dejarán coger los pequeños?

¿Se convertirán los pequeños en grandes? 

¡Mañana apasionante carrera donde las haya! 
¡Ojo a las estrategias con los grandes detrás!  :-)

 

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Alonso: Estrategia Recomendada GP Australia 2009

Viernes, 27 de Marzo de 2009

Como ya hemos visto en tiempo por vuelta los Brawn GP, Williams y Toyota son inalcanzables en condiciones normales.  Pero echémosle un poco de imaginación a la cosa y aprovechemos las ventajas que se puedan tener.

Renault cuenta con el KERS, que le permite mejorar tiempos por vuelta, ahorrar combustible y tal vez una mejor salida que los que no cuentan con este sistema. 

Dicho esto pienso que la estrategia de Alonso podría ser la siguiente:

1.- Hacer una calificación descargado, para estar lo más arriba posible en la salida y que le permita realizar un solo repostaje en carrera.
2.- Realizar solo un repostaje en carrera.
3.- Utilizar el KERS para mejorar el consumo y estirar al máximo el combustible.
4.- Aprovechar el KERS para mejorar los tiempos por vuelta en carrera, incluso con mucha carga de combustible.

Quitándose un repostaje de encima ganaría bastante tiempo, en Albert Park se pierden unos 20 a 25 segundos en el Pitlane.

Si el KERS funciona bien y los neumáticos aguantan, igual la estrategia de una parada podría ser interesante para Alonso.

Se admiten opiniones…

Coradan Grandes Premios

Formula 1 Australia 2009: Libres Viernes

Viernes, 27 de Marzo de 2009

EL MUNDO AL REVÉS…

Bueno pues ya tenemos aquí la Formula 1 de nuevo y los primeros libres de la temporada.  Así han quedado los tiempos de la segunda sesión:

Pos No Driver Team Time/Retired Gap Laps
1 16 Nico Rosberg Williams-Toyota 1:26.053   36
2 23 Rubens Barrichello Brawn-Mercedes 1:26.157 0.104 38
3 9 Jarno Trulli Toyota 1:26.350 0.297 42
4 14 Mark Webber RBR-Renault 1:26.370 0.317 30
5 22 Jenson Button Brawn-Mercedes 1:26.374 0.321 38
6 10 Timo Glock Toyota 1:26.443 0.390 42
7 17     Kazuki Nakajima Williams-Toyota 1:26.560 0.507 33
8 15 Sebastian Vettel RBR-Renault 1:26.740 0.687    19
9 20 Adrian Sutil Force India-Mercedes   1:27.040 0.987 29
10 3 Felipe Massa Ferrari 1:27.064 1.011  35
11 4 Kimi Räikkönen Ferrari 1:27.204 1.151 32
12 7 Fernando Alonso Renault 1:27.232 1.179 28
13 21 Giancarlo Fisichella     Force India-Mercedes 1:27.282 1.229 32
14 6 Nick Heidfeld BMW Sauber 1:27.317 1.264 34
15 5 Robert Kubica BMW Sauber 1:27.398 1.345 36
16 11 Sebastien Bourdais STR-Ferrari 1:27.479 1.426 36
17 2 Heikki Kovalainen McLaren-Mercedes 1:27.802 1.749 35
18 1 Lewis Hamilton McLaren-Mercedes 1:27.813 1.760 31
19 8 Nelsinho Piquet Renault 1:27.828 1.775 35
20 12 Sebastien Buemi STR-Ferrari 1:28.076 2.023 33

Parece que se confirma lo visto en la pretemporada: Williams, Toyota y Brawn GP están un segundo por encima de los demás.  Sinceramente no creo que sólo el difusor polémico/mágico consiga la diferencia de 1 segundo que existe, más bien parece que es el diseño de la aerodinámica en general de esas tres marcas que está por encima de los demás. 

A la vista de la tabla de tiempos, Renault sigue como el año pasado.  En mitad de la misma.  La única diferencia es que los que el año pasado estaban por delante ahora parecen estar por detrás y los que estaban por detrás ahora están por delante.  No hay prácticamente diferencia entre Ferrari y Renault, lo cual indica que no se va por mal camino, ahora bien una vez que el diseño aerodinámico de los tres de arriba ha sido confirmado como legal por la FIA, deberán ponerse las pilas para evolucionar y conseguir así entrar en la lucha por los títulos.   Por el momento va a estar dificil para Alonso, ya que según parece hay 10 coches por encima.  

Sorprendente lo de Red Bull, sería interesante saber si ha ido con KERS o sin él en estos libres, porque sin tener la aerodinámica de los Williams, Toyota y Brawn GP, parece estar ahí y con motor Renault.

Por otro lado McLaren a 1,7 segundos de la cabeza y a poco más de medio segundo de Ferrari y Renault.  Tienen trabajo por delante.  No se entiende demasiado bien su bajo rendimiento.

En cualquier caso hay que considerar que solo estamos hablando de entrenamientos libres y que las diferencias de tiempo habrán de confirmarse en clasificación y carrera.  Pero de ser las mismas que vemos aquí, nos espera un campeonato de Formula 1 bastante atípico y original hasta por lo menos mediados de la temporada.   Dado que recuperar un segundo no lo van a hacer de un gran premio para otro.

Ya veremos…

 

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Tunel de viento, aerodinámica y Formula 1

Viernes, 13 de Marzo de 2009

Dedicaré este post a hablar del tunel de viento y de la utilidad del mismo en la Formula 1. Creo que lo primero es que veamos en que consiste:

Fuente imagen: www.lasprovincias.es

La mayoría de los tuneles de viento de la industria automovilística son una instalación que consiste en un circuito cerrado donde el aire es acelerado por una turbina y que cuentan con una zona en la que se establece el área de pruebas, que es donde se colocarán las maquetas de los vehículos sobre los que se van a efectuar los ensayos. En la siguiente imagen podéis ver un ejemplo de la zona de pruebas:

 

tunel-viento-02


 

En este caso además puede verse que la superficie sobre la que se apoya el vehículo es móvil. Esto es para poder realizar las pruebas aerodinámicas con las ruedas en movimiento.
Basicamente el tunel de viento sirve para estudiar el comportamiento aerodinámico del coche: calcular coeficientes aerodinámicos, fuerzas aerodinámicas, centro de presiones y momentos aerodinámicos. A continuación veremos como se calculan estos factores y como influyen en la establidad y el rendimiento del vehículo.
Lo primero que se ha de hacer es una maqueta a escala del vehículo sobre el que se van a efectuar las correspondinetes pruebas. Esta maqueta se llena de transductores (sensores) de presión por gran parte de su superficie. El objetivo es obtener una distribución de presiones a partir de la cual calcular numericamente fuerzas.
En cada punto de la superficie del vehículo se producen dos fuerzas que tienen que ver con su movimiento en un fluido como es el aire. Una es la fuerza de presión que ejerce el fluido (normal a la superficie) y otra la fuerza de rozamiento con el fluido debida a efectos viscosos (tangencial a la superfice).
distribucion-fuerzas

 

Con los ensayos en el tunel se obtienen distribuciones de presión con las que luego mediante métodos numéricos se obtienen distribuciones de fuerzas, las cuales sumamos, y calculamos así la resultante que aplicamos en el centro de presiones del vehículo previo calculo de este. El centro de presiones (cdp) del vehículo es donde se aplica la resultante de todas las fuerzas aerodinámicas. Es distinto del centro de gravedad (cdg), que es donde se aplica la resultante de todas las fuerzas de gravedad del vehículo. Si estos dos centros divergen demasiado en su posición el vehículo será inestable, de ahí que oigamos en los entrenamientos muchas veces que están ajustando el reparto de pesos. Lo que están haciendo es intentar ajustar la posición del centro de gravedad para que coincida lo máximo posible con el centro de presiones aerodinámico de cara a que el vehículo sea lo más estable posible. Si no coinciden se producen pares de fuerzas que producen momentos y con ello inestabilidad en el vehículo.
Pero por el momento centrémonos en las fuerzas resultantes que se producen:


resultantes


Podemos ver que las resultantes de las fuerzas aerodinámicas tienen una componente en el eje X que se opone al avance del vehículo llamada Fuerza de arrastre (Fx) o Resistencia aerodinámica, y una componente en el eje Y que tiende a elevar a este llamada sustentación.
En la Formula 1 se persigue el equilibrio que minimice la fuerza de arrastre y la fuerza de sustentación, incluso en cuanto a esta última se refiere, se persigue que en lugar de hacia arriba vaya hacia abajo (downforce) para favorecer así el agarre y la tracción del vehículo.
Influyen otras fuerzas aerodinámicas, pero son menos significativas, siendo de las dos que hemos analizado la más significativa la de presión, que viene a ser un 70-80% de la fuerzas aerodinámicas totales que influyen en el vehículo, la de rozamiento aerodinámico vendría a influir aproximadamente un 10%.
Una vez se obtienen las fuerzas se sacan unos coeficientes adimensionales, que son los coeficientes aerodinámicos. En Formula 1 es de especial interés el coeficiente de arrastre (Cx) que obedece a la fórmula:


cx


Donde el Coeficiente de Arrastre (Cx) es igual a la Fuerza de Arrastre divida por la mitad del producto de la densidad del aire por la velocidad al cuadrado y por una superficie de referencia cualquiera. Como superficie de referencia suele elegirse la frontal.
A partir de los ensayos realizados en el tunel de viento se tienen valores de la Fuerza de Arrastre para una determinada densidad del aire y para una determinada velocidad de este, pudiendo entonces calcular de forma experimental, sustituyendo en la fórmula, el Coeficiente Aerodinámico de Arrastre que podemos suponer constante para cualquier velocidad y/o densidad en los intervalos en los que se mueve un Formula 1. El producto Cx·S se utiliza para comparar diferentes configuraciones del vehículo o diferentes vehículos. Cuando en un gran premio reglan los alerones, el morro, etc, lo que están haciendo es variar este coeficiente y con ello claro está la fuerza aerodinámica de arrastre. El Cx de un Formula 1 suele ser el doble de un coche de calle, siendo un poco más alto en aquellos grandes premios donde no es demasiado importante la velocidad punta y es más importante el agarre. Estando su valor entre 0,7 (Monza) y 1,1 (Mónaco) aproximadamente.


Como antes comentabamos, si el centro de presiones está desplazado respecto al centro de gravedad se producen momentos que hacen inestable al vehículo. Si el cdp esta adelantado respecto al cdg por ejemplo, si la sustentación que se produce es positiva y no hay downforce se produciría un desgaste menor en los neumáticos delanteros y un menor agarre de estos provocando subviraje (tendencia a seguir recto en curva). Si no hay downforce y el cdp está retrasado respecto al cdg se producirá menor agarre en los neumáticos traseros y sobreviraje (tendencia a girar más de lo debido).


Si aparece viento lateral y el cdp y cdg están desplazados en función de la dirección de este podría aumentar la posibilidad de producirse sobreviraje o subviraje.
Es por esto que se busca la mayor estabilidad del vehículo regulando para cada circuito el centro de presion y el de gravedad, para ello se puede actuar sobre superficies aerodinámicas y sobre el reparto de pesos del coche respectivamente hasta dar con los reglajes que proporcionen el mejor comportamiento del monoplaza. Entre otras cosas es a esto a lo que se dedican los viernes.


Pues esto ha sido todo, por el momento.
Espero que sea de vuestro interes el artículo. Si surge alguna duda dejadmela, por favor, en los comentarios…


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Nuevo sistema de puntuación para 2009 en la Formula 1

Lunes, 9 de Marzo de 2009

Esta pendiente de aprobarse un nuevo sistema de puntuación para esta temporada en la Formula 1.  El campeón del mundo será el que más carreras gane.  Los puntos siguen existiendo 10, 8, 6, 5, 4, 3, 2, 1 tal y como estaban la temporada pasada.  Pero solo contarán a partir del segundo clasificado o en el primero en caso de existir empate.  Es el sistema que proponía Bernie, pero no habrá medallas.

Bernie Ecclestone había planteado la idea de introducir un sistema de puntuación por medallas en la Formula 1, que no parecía estar ausente de cierta polémica.  El sistema que proponía es otorgar medallas de oro, plata y bronce para el primer, segundo y tercer clasificado; como en los juegos olímpicos.  Y que el ganador fuera el piloto que más medallas de oro hubiera conseguido a lo largo del campeonato.  En teoría con este sistema pretendía evitar situaciones como las vistas en el último gran premio 2008 en el que a Hamilton le bastaba con quedar quinto para ser campeón del mundo y salió disputarlo sin ningúna ambición de victoria.

Como deciamos, el sistema pendiente de aprobación es prácticamente el mismo que defendía Ecclestone.  Ya veremos que nos depara…

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