diseño y optimización de coches de competición - Tecnica F1

Revista de Técnica de Competición Automovilística www.racecartechnology.com
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DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE
COCHES DE COMPETICIÓN

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ÍNDICE
VÓRTICES DE KARMAN
ENSAYO POST RIG: FRECUENCIA DE TEST
DINÁMICA DE LA FRENADA
ÁNGULO DE AVANCE
TRAZADAS DE UNA CURVA—OPTIMIZACIÓN
ALERON FRONTAL FERRARI 2009—CFD
REDUCCIÓN RESISTENCIA AERO—REDUCCIÓN CONSU-
MO DE COMBUSTIBLE—RELLENO DE POPA
VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE LOS NEUMÁTICOS

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VÓRTICES DE KARMAN
Todos hemos visto las turbulencias que se forman en la popa de un vehículo cualquiera; estudiarlas, es muy complicado por cuanto
incluso no se sabe bien cómo se forman; de ahí la importancioa del CFD, que es capaz de simularlas y estudiarlas.
De todas formas, existe una turbulencia muy pecular, llamada de Karman, la cual, es geométricamente muy bella y repeti-tiva en numerosos
contextos de la naturaleza y en diferentes escalas; veamos cómo cuantificarla y veamos cual es su geometría.
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Las Turbulencias pueden ser periódicas o no; en cualquier caso, existe mucha similitud “geométrica” entre las turbulencias causadas
en diferentes contextos y escala (ver fotos); de esta forma, existen diversas teorías para explicarlas y sobre todos cuantificarlas. Los
vórtices de Karman son turbulencias repetitivas y bien definidas. También son aprovechables para fabricar anemómetros.
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Apreciamos estas turbulencias, en diferentes contextos (estela de un avión, nubes a su paso por un volcán, etc....).
Hay que tener en cuenta que estas turbulencias se forman a partir de una velocidad:
Esta es la relación geométrica más importante que define los vórtices de karman.
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ENSAYO POST RIG: FRECUENCIA DE TEST
En los últimos meses, y gracias a la presentación del POST RIG DE 7 POSTES, que Nacho Suárez ha realizado para tecnicaf1.es y que
formará parte de su infraestructura de investigación, hemos recibido numerosas dudas al respecto.
Esencialmente y resumiendo, un ensayo post rig afina el damper; bien es verdad que podemos afinar y determinar un setup global y completo.
Por otro lado, es posible ensayar mediante el post rig, un circuito determinado y concreto, suministrando un input a los cilindros, correspondiente
al perfil del asfalto; de hecho, nosotros lo hacemos, pero es necesario conocer dicho perfil, y ello, no es fácil; quizás se pueda,
y de hecho se puede, conocerlo comparando las elongaciones de los amortiguadores y la deformación de los neumáticos.
De cualquier forma, en un ensayo post rig, se realizan los 2 ensayos siguientes:
1. se ensaya el coche mediante un input "escalón"; ello proporciona mucha información; nuestro post rig vital, también lo hace. A parte
de este ensayo heave, es posible, y también lo hacemos, realizar otros ensayos como en roll.
2. el otro tipo de ensayos es suministrar un input que recorra todas las frecuencias a diferentes amplitudes, para observar la respuesta del
setup a cada frecuencia; es muy habitual realizar este ensayo. Lógicamente, a mayor frecuencia, menor amplitud o energía:
Como siempre, una conjunción óptima entre ambos ensayos, es lo ideal.
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Frenada:
DINÁMICA DE LA FRENADA
El pilotaje requiere unas fuertes reducciones de velocidad antes de afrontar los pasos por curvas y eso exige frenadas, incluso violentas,
a fin de acomodar la velocidad adecuada. En la práctica, las frenadas se realizan siempre en las mismas zonas del circuito que son
las que preceden a las curvas. Existe, pues, una zona de frenada para cada curva del circuito que será más o menos extensa dependiendo
del tipo de curva y de la reducción de velocidad que se necesita para recorrerla.
Referencias
A medida que el piloto va conociendo el circuito y la cantidad de freno a aplicar, va estableciendo sus puntos de frenada, normalmente
al borde de la pista opuesto al vértice de la curva, para poder realizar la trazada precisa. Si se circula por el lado contrario de la pista
deberá efectuar una suave curva de empalme a fin de colocarse en el punto correcto. Para poder recordar el punto exacto de frenada
tomará una serie de puntos de referencia que consisten en cualquier señal - una mata al borde, una marca en la pista, un letrero, etc. -
que le pueda señalar dónde comenzar a frenar antes de tomar cada curva. Ello le permite realizar siempre el mismo tipo de frenada
dando al recorrido una consistencia de paso. Cada piloto tiene, por tanto, sus puntos de referencia para frenar y conoce el grado de
presión que debe ejercer sobre el freno y el tiempo en que debe mantenerlo antes de poder acelerar. Y eso, para cada curva del circuito.
No os confundáis. Para asegurar la consistencia de paso es preciso frenar en el mismo punto y con la misma intensidad en cada
vuelta. Sin embargo, no siempre es factible en condiciones de carrera. Por otra parte, vuestras referencias sólo sirven para vosotros. Si
otro piloto asegura que frena en otro punto no lo adoptéis sin ensayarlo progresivamente. El punto de referencia desaparece del campo
de visión del piloto mucho antes de que realmente lo sobrepase. Apurar la frenada, comenzar a frenar en el sitio más cercano posible
al punto de giro, es asignatura individual del piloto.
Aplicación
El punto de frenada y la cantidad de freno variará según el grado de reducción de velocidad deseada y el estado del piso y de los
neumáticos. En los entrenamientos el piloto irá modificando sus puntos de referencia hasta establecer los ideales para las características
del kart y de la pista, apurando las frenadas hasta llegar a los límites de paso por curva. No olvidéis que la distancia de frenada
aumenta con el cuadrado de la velocidad.
La frenada se realizará antes de comenzar la trazada ya que ésta debe partir a la velocidad adecuada de inicio de la curva. Por tanto, el
freno se aplicará en el trozo de recta apto para la frenada y antes de comenzar a girar la dirección. Aunque los neumáticos radiales
permiten seguir apurando la frenada con las ruedas giradas, este tipo de gomas no está permitido en karting. Además, girar las ruedas
en frenada introduce nuevas componentes de inercia sumando al nuevo reparto de pesos, provocando mayor subviraje delantero, posible
pérdida de adherencia trasera y posible riesgo de patinazo. La práctica es frenar, soltar el freno, trazar manteniendo el gas y comenzar
a acelerar en el punto adecuado de la curva. Sin embargo, cabe la posibilidad de ensayo de frenada con giro de rueda en los
entrenamientos, a fin de establecer el punto exacto que luego se utilizará en carrera.
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El grado de aplicación del freno debe ser también muy preciso ya que una frenada excesiva llega a bloquear las ruedas no permitiendo
que estas giren. La adherencia de una rueda blocada es muy inferior a la de una rueda que gira con lo que la frenada será mucho menos
eficaz. Dado que el kart no puede llevar ayudas para frenado - tipo ABS-, llegados al punto de bloqueo de ruedas, es preferible
soltar el freno, para permitir que las ruedas giren y volver a aplicarlo. Algunos pilotos llegan al extremo de frenar a golpes, apretando
y soltando el freno alternativamente, lo que, si no hay bloqueo de las ruedas, es una pérdida de eficacia. En condiciones de pista deslizante,
p. e. con lluvia, la pérdida de adherencia en la frenada puede ser muy acusada y tanto los puntos de referencia como la presión
en el freno deberán ser modificados adecuadamente.
Con las ruedas rectas, el kart debe frenar también en línea recta sin deslizar hacia derecha o izquierda. Un mal equilibrio de chasis,
desgaste desigual de gomas o reparto inadecuado de presiones puede hacer que la parte trasera del kart, aligerada de peso en la frenada,
se desplace lateralmente lo que fuerza a corregir la trayectoria.
Zona
A medida que el piloto experimentado va conociendo las variables de pista, chasis, gomas, etc., los puntos de referencia dejan de ser
fijos para convertirse en una "zona". Realmente frenar al límite es un asunto complejo de estimación de muchas variables que hay que
evaluar en conjunto y muy rápidamente. El estado de la pista puede variar durante la carrera, los neumáticos van adquiriendo temperatura
y también se van desgastando, y las condiciones de carrera fuerzan muchas veces a variar ligeramente el punto. Tanto si se va
detrás de un rival, cuyo punto de frenada no coincide con el nuestro, como si decidimos sobrepasarlo, hay que adecuar el momento y
la intensidad de la frenada. Esa estimación de la distancia de
frenada admisible constituye la "zona" para cada piloto que debe conocer si está o no dentro de la misma. "Pasarse de frenada", frenar
demasiado tarde, equivale a comenzar a trazar a menor velocidad de la deseada cuando no a salirse de la trazada o de la pista.
Conclusión
En cualquier caso, si se quiere ir deprisa hay que procurar evitar frenar y, según las palabras de Fangio: "Hay que acelerar más y frenar
menos". Y hay que entenderlo ya que, efectivamente, se llega a necesitar fuertes frenadas, pero procurando realizar únicamente las
precisas y en el grado necesario. Es esencial mantener el grado de concentración que evite todo frenazo inútil, que supone una reducción
de la velocidad efectiva, además de un desgaste adicional de frenos, neumáticos y combustible. El grado de pericia de un piloto
puede medirse en proporción inversa al número de frenazos inútiles que realiza. Es preciso ser rápido y eficaz, no hay trofeos para un
frenador espectacular.
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ÁNGULO DE AVANCE
Es el Angulo formado en el plano longitudinal por el eje del Pivote, con la vertical al suelo. Su valor puede oscilar entre 0º y 12º. Este
Angulo es el responsable directo de la capacidad de Auto-Alineación de la dirección del vehículo, y por ende de su estabilidad en recta.
Se combina al girar para modificar la Caída ( Camber ). El valor normal en un Turismo está situado aproximadamente en 7º, en
un Monoplaza 3º, y a finales de los años 80, en los F-1 de Efecto Suelo era de 0 ó 1º al objeto de ayudar al piloto a girar la Dirección,
dado que, el vehículo estaba sometido a las terribles Cargas Aerodinámicas de los llamados “ Wing Cars “.
También nos proporciona el Tacto de Giro al Volante y corrige el Angulo de Caida ( Camber ). Con el archifamoso nivel “ Dunlop “ y
con la ayuda de unos Platos Giratorios Graduados, bajo las ruedas directrices, podemos comprobar su Angulo. Para el Avance, es
más importante la Igualdad de Valores de cada lado que el valor Intrínseco del Angulo. En una palabra, si el reglaje indicado es de
+7º, deben ser +7º exactos en cada Rueda Directriz. Su variación obliga, por Geometría, a variar tambien los Angulos de Caida
( Camber ) y Convergencia ( Toe-In ).
Lo dicho hasta aquí, aunque es importante, No lo es todo respecto a la Dirección. Entre otras consideraciones, podemos apuntar las
siguientes :
• La dureza de la dirección debe ser la justa para que el piloto tenga sensibilidad y sea capaz de discernir con exactitud que está sucediendo
en el Tren Delantero.
• Es imprescindible el control y lubricación de las crucetas, cojinetes de Teflón, Servodirección, etc.
• La Desmultiplicación debe acercarse a un valor de 15-16 : 1, al objeto de que con una 1.5 vueltas de volante vayamos de tope a tope
de la Dirección, y la respuesta y correciones de giro sean instantáneas. En un Monoplaza suele usarse de ½ vuelta a ¾ de vuelta de
volante para ir de tope a tope de la Caja de Dirección.
• La capacidad de Auto-Alineamiento y Retorno, está definida por la inclinación de pivote, el Avance y el Desfase en la huella o tamaño
del circuito de proyección del eje de Pivote ( King Pin Offset ).
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OTRA MANERA DE EXPLICARLO
El Angulo de Avance ( Caster ), es el formado por la linea de Mangueta, mirada de perfil, ( Lateralmente ), con la Vertical. Se aprecia
claramente en las Motos y Bicicletas, dado que es el que forma hacia delante el Pivote de Dirección con la línea imaginaria vertical.
Se mide en Grados, Minutos, o incluso en Milímetros de distancia entre el punto de intersección con el suelo y el punto medio
de la huella de contacto del Neumático con él.
En los vehículos actuales, Todo Delante, su mayor peso sobre el Tren Delantero determina un Angulo de Avance relativamente pequeño
( entre 3º y 6º ); en cambio en los de Peso más repartido entre los dos Trenes, como la Tracción Trasera, o incluso los Todo
Atrás, para conseguir el mismo efecto tendremos que proporcionar un valor Superior ( entre 6º y hasta 15º )
Con las Direcciones Asistidas actuales, su valor queda únicamente definido por el Efecto Auto-Estabilizador que pretendemos conseguir
en línea recta a una cierta velocidad, el cual se complementa con el Angulo de Salida a vehículo parado y con giros importantes
de volante. También el comportamiento en curva, así como la rapidez que necesitamos conseguir al inicio de ella, determinaran
el valor del Angulo de Avance ( Caster ).
El Angulo de Avance, proporciona en la Geometría de Dirección un Incremento del de Caida ( Camber ) cuando la giramos, lo cual
hace que el vehículo considerado se comporte de muy diferente forma según el Angulo de Avance ( Caster ) del que hayamos partido
en Estático.
Según el Angulo de Avance ( Caster ) que demos al Tren Delantero, conseguiremos el comportamiento adecuado para que nuestro
vehículo sea más del gusto del Piloto.
En general, procuraremos que el valor del Angulo de Avance ( Caster ) sea el mínimo necesario para que el rozamiento que se produce
en línea recta No nos reste excesiva Velocidad.
Como ya hemos dicho anteriormente, el Angulo de Avance ( Caster ) nos proporciona la Estabilidad en Línea Recta imprescindible.
A baja velocidad, y ante giros de volante importantes, produce el retorno de la Dirección a la posición de equilibrio ( Volante Recto
). Aunque el Angulo de Salida o Angulo de Pivote ( King Pin Inclination, Es el ángulo formado en el plano frontal por el eje de
Pivote con la Vertical al suelo ) influye más, junto con éste es el responsable del mayor esfuerzo que tenemos que efectuar al girar el
volante del vehículo, sobre todo a vehículo parado cuando carece de Dirección Asistida.
Lo que más importa, desde el punto de vista de la competición, es el hecho de que el Angulo de Avance ( Caster ) hace que al girar
la Dirección se incremente o acuse el Angulo de Caída ( Camber ) Estático; el de Caída con la Dirección girada depende del valor
del de Avance, con lo cual en las curvas nos va a incidir definitivamente en el equilibrio del vehículo.
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Los Angulos de Caída ( Camber ) y Avance ( Caster ), aplicados al Tren Trasero, son de razonamiento muy parecido a los del Delantero.
Sólo añadir que, en el caso de vehículos de Tracción Trasera, el de Avance aquí nos proporciona una notable mejora de Tracción,
dado que, la resultante del peso tiene su proyección en un punto más adelantado de la huella de contacto.; el valor debe ser moderado
( Entre 2º y 5º ). Igualmente el Angulo de Salida ( King Pin Inclinación ), que al obligar a que la proyección sobre el suelo de
la resultante del Peso y otras fuerzas verticales caiga del lado exterior ( Negativa ), produce una distribución de la presión sobre la
huella de contacto favorable para la Adherencia Transversal y para la Tracción en pleno apoyo en curva. Tendremos que tener mucho
tacto y ser muy rigurosos dado que, en realidad, Nos Resta Potencia por rozamiento en las rectas y antes de darlo conviene agotar
otras soluciones técnicas.
El Angulo de Avance ( Caster ) se halla como Diferencia entre los Angulos de Caída ( Camber ) girando la Dirección 20º a la Izquierda
y otros tantos a la Derecha. Esta operación debe efectuarse sobre Discos Giratorios provistos de un arco de circulo dividido en Grados,.
Supongamos que girando la Dirección 20º a la Izquierda, el Angulo de Caída ( Camber ) en una rueda es 2º Positivos. Haciendo
lo mismo hacia la derecha, 5º Negativos : El Angulo de Avance ( Caster ) será : 2º -(-5º) = 7º
No olvidemos nunca y repitamos : La variación del Angulo de Avance ( Caster ) obliga, por Geometría, a variar tambien los Angulos
de Caida ( Camber ) y Convergencia ( Toe-In ).
Otra manera de averiguar el Angulo de Avance, será midiendo las alturas del vehículo Ht y Hd ( ( Trasera y Delantera ) ya fijadas,
dado que el valor de ellas, incide directamente, como podremos observar, en el Angulo de Avance. En el siguiente dibujo, podremos
observar, como podemos valorar el Angulo de Avance midiendo el Angulo que forma la superficie superior del portamangueta con la
horizontal, para unas alturas al suelo determinadas.
Por ejemplo, si nuestras alturas al suelo son Hd = 15 mm y Ht = 40 mm, para una batalla de L = 2.760 mm, el Angulo del Vehículo en
reposo con respecto a la horizontal será de :
Si la Mangueta lo permite, podemos averiguar rápidamente cual es nuestro Angulo de Avance, colocando en la cabeza de la Mangueta,
un nivel de grados, o suplementos angulares, basándonos en el Principio Trigonométrico de que Dos Angulos con lados Perpendiculares,
( o Paralelos ), entre sí, Son Iguales.
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TRAZADAS DE UNA CURVA—OPTIMIZACIÓN
En esta oportunidad, analizaremos la mejor manera de ir a través de una curva. Mejor significa en el menor tiempo, y a la mayor velocidad
promedio. Nos preguntamos siempre, ¿Cuál es la mejor línea a través de una curva que nos de el mejor tiempo? Y ¿Cuál es el
mejor tiempo si utilizo la parte interior o la exterior de la misma curva?, Dadas las respuestas a estas interrogantes nos preguntaremos
luego: ¿Qué trazado debe tener la curva para que la línea que yo escoja no tenga ninguna diferencia en los tiempos? La respuesta es
sorpresiva.
El análisis presentado acá es el más simple que pude elaborar, y aun así es bien complicado. Mis cálculos pasaron por 30 pasos antes
de llegar a una respuesta. No se preocupen, no los sumergiré en las matemáticas, solo haré un bosquejo del análisis tratando de enfocar
los principios básico. Cualquiera que analice las formulas seguro lo derivara por si mismo.
Existen algunas simplificaciones que hice durante el cálculo. Primero que nada, considere la curva solamente, como una entidad separada
y aislada del resto del circuito. La mejor línea de carrera viene dada por lo que esta antes y después de la curva. Ustedes usualmente
tratan de optimizar la velocidad de salida de una curva que cae a una recta.
Hablando de trazados, a veces se escucha a otros pilotos diciendo cosas como: tienes que hacer esto y esto para estar alineado con la
curva 6 para poder llegar a la curva 10 y estar listo para la recta tal. En otras palabras, cualquier acción que hagamos en un punto
tendrá repercusión en todo el recorrido. Los mejores pilotos se imaginan la línea de carrera para todo el trazado como una unidad,
tomando un acercamiento tipo Zen. Pero mientras aprendemos, es mejor empezar optimizando para curvas específicas en aislamiento,
luego en grupos de dos curvas y así sucesivamente.
No es posible analizar una pista de una manera matemáticamente exacta. En otras palabras, mientras la ciencia puede proveer de los
principios generales, encontrar la mejor línea de carrera es un arte. Y para mi es la parte mas divertida de las competencias.
Otra simplificación que hice fue que el coche acelerara, frenara y cruzara a velocidad constante, con abruptas transiciones entre etapas.
Así que las líneas que analizaremos son pedazos de aceleración, frenado y cambio de dirección. Un coche real hace y debe hacerlo
en combinación y de manera suave durante las transiciones. Es de hecho posible hacer el
análisis con un coche que haga dichas transiciones de manera combinada, pero seria mucho mas difícil de representar y no agregaría
mayor conocimiento cuantitativo que justifique enredar mas esto.
Nuestra curva es la siguiente:
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Este diagrama representa una familia de curvas con ancho constante, cualquier radio y rectas a su entrada y salida. Primero haremos
un análisis con curvas de 75 pies de radio y 30 pies de ancho, luego tendremos tiempo para analizar otras configuraciones.
Definamos los siguientes parámetros:
r = radio de la línea central de la curva = 75 pies
W = ancho de la pista = 30 pies
Ahora bien, cuando entramos a la curva debemos mantener nuestros neumáticos sobre ella, de lo contrario nos iríamos a la zona de
seguridad o al césped. Es mas sencillo (aunque no muy realista) hacer el análisis considerando la línea del centro de gravedad del coche
en vez del de los neumáticos. Así que, al definir este curso efectivo, más delgado que el
real, lo que haremos es conducir sobre el centro del coche y listo.
Ya sabemos que para una fuerza centrípeta dada, la máxima velocidad de conducción aumenta por la raíz cuadrada del radio de giro.
Entonces, si conducimos el camino circular mas largo a través del la curva, comenzando por el lado exterior de la recta de entrada,
yendo todo el camino hasta la parte interior de la mitad de la curva (o su ápex en ingles), y terminando en el lado exterior de la recta
de salida, podremos dar la curva a la máxima velocidad posible. Esta línea de carrera se muestra en la figura por la línea gruesa marcada
como línea m. Esta es una versión simplificada de la clásica línea de carrera a través de una curva. La línea m alcanza la mitad
de la curva (ápex) en el centro geométrico del circulo que describe dicha curva. Continuemos analizando la línea geométrica perfecta
ya que es relativamente fácil de lograr. La ilustración muestra también una línea llamada “i”, línea interna que viene desde la parte
interior de la recta de entrada, gira por la parte interior de la curva, y sigue a todo lo largo de la parte interna de la recta de salida; y la
línea “o” línea externa que viene por la parte externa de la recta de entrada, gira por la parte externa de la curva y sale por la parte
externa de la recta final.
Uno puede polemizar que existen ventajas de la línea i sobre la línea m. La línea i es considerablemente mas corta que la línea m, y
aunque tengamos que ir mas lento, también es cierto que debemos cubrir menos distancia para pasar la curva.
También pudiéramos acelerar bastante durante la recta de entrada, reducir la velocidad mientras estamos en el centro de la curva y
acelerar en el tramo de salida, mientras que para la línea m, debemos conducir a velocidad constante. Vamos a descubrir cuanto tiempo
toma ir a través de ambos tipos de línea de carrera. Hemos incluido línea o para tener el panorama completo aunque a simple vista
parece la menos acertada ya que es lenta y cubre mayor distancia.
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Si asumimos la máxima aceleración centrípeta de 1,10G, que esta justo sobre la capacidad máxima de un neumatico de autocross,
encontramos las siguientes velocidades de giro utilizando las líneas i, o y m:
ara la línea i, aceleramos por un momento durante la fase recta de entrada a la curva, frenamos hasta que alcanzamos 32,16 MPH,
giramos por el interior de la curva a esa velocidad, y luego aceleramos para atacar la recta de salida de la curva. Asumamos, para
mantener la comparación, que podemos entrar en la línea i a 48,78 MPH, la misma velocidad
que para línea m. Vamos a sumir también que el coche puede acelerar a 1/2G y frenar a 1G.
Entonces nuestra planificación para conducir a través de la curva utilizando la línea i genera este perfil de velocidad:
Ya que podemos entrar acelerando, comenzamos a ir mejor que en la línea m. Pero tenemos que frenar fuerte al aproximarnos al centro
de la curva. Finalmente, aunque aceleremos en la fase de salida, casi no logramos las 48,78 MPH, o velocidad de salida de la línea
m.
Pero no nos importa la velocidad de salida, solo el tiempo para recorrer esta curva.
Utilizando el perfil de velocidad del grafico, podemos calcular el tiempo para la línea i, llamémoslo ti, el cual será 4,08 segundos. La
línea i pierde sobre la línea m, por 9 décimas de segundo. Esto es un margen aceptable para perder cualquier carrera. Este análisis
muestra lo que podemos perder en tiempo de acuerdo a cada tipo de ataque a la
curva en cuestión. En este caso la línea i es catastrófica. Incidentalmente recorrer la línea o, toma 4,24 segundos = to
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Que pasa si la curva fuera más cerrada o de mayor radio. La siguiente tabla muestra los tiempos para curvas de 30 pies de ancho y
varios radios:
La línea i, nunca vence a la línea m, aunque mientras el radio aumenta, el margen de perdida decrece. Esta tendencia es intuitiva debido
a que curvas de mayor radio son también mas largas, y la velocidad extra de m sobre la línea i es menor.
El margen es mayor para curvas mas cerradas, ya que el ancho es una fracción mayor de la longitud y el diferencial de velocidad es
mayor.
Que pasa con diferentes anchos de curva? La siguiente tabla muestra tiempos para una curva de 75 pies de radio con diferentes anchos
de pista:
A mayor ancho de la pista, mayor el margen de perdida. Esto es de nuevo intuitivo, la línea m es en realidad un gran circulo a través
de la curva. Note que la línea o es mejor que la línea i para circuitos anchos. Esto es debido al diferencial de velocidad entre las líneas
o e i el cual es mayor en circuitos anchos. El hecho mas notable es que la línea m
vence a la línea i por 0,16 segundos, en un circuito que es solamente 4 pies mas ancho que el coche (10.00 pies, primera columna de
la tabla). Esto solo indica que debemos utilizar todo el trazado posible.
Entonces la respuesta es, bajo las premisas hechas, que la línea interna nunca es mejor que la clásica línea de carrera. Bajo estas conjeturas
podemos estar seguros que no hay línea de carrera más rápida que la línea m.
Hemos ido a través de un tipo simplificado de análisis de variaciones. El análisis de variaciones es utilizado en todas las ramas de la
física, especialmente mecánica y óptica.
Es posible, de hecho, expresar todas las teorías de la física, hasta las mas radicales de forma variacional. Es hasta posible generar un
programa de ordenador que nos muestre la línea perfecta de carrera para circuitos reales.
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ALERON FRONTAL FERRARI 2009—CFD
Conocemos la historia de aquel reino en el que ciertos diputados, filosofaban acerca el número de dientes de un caballo; tras horas y
horas, el rey,
mandó subir el caballo, y contar los dientes: SABIA DECISIÓN.
Así es como hay que actuar en la ciencia.
De ahí, que a partir de ahora, calculemos mediante CFD, y no elucubremos tanto.
En esta primera ocasión, tomemos un alerón frontal de un Ferrari del 2009.
Los datos obtenidos son:
3.600.000 CELDAS.
48 m/s.
Down-Force: 945 N.
Drag: 227 N.
Vemos en las imágenes, que la capa límite está genial y muy bien modelizada numéricamente; disfrutad de las imágenes; esto es sólo
el principio;
iremos analizando diversos sistemas y modificando otros.
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REDUCCIÓN RESISTENCIA AERO—REDUCCIÓN CONSU-
MO DE COMBUSTIBLE—RELLENO DE POPA
Ya sabemos que para reducir la drag o resistencia aerodinámica de un vehículo, es necesario, entre otras cosas, reducir las turbulencias
que se producen aguas abajo o en la popa de dicho vehículo.
Si la popa no es “afilada” o este “afilamiento” es muy brusco, el flujo se separa de la superficie, causando las turbulencias mencionadas.
En principio y como regla general, si el flujo es turbulento, tiende a pegarse más a la superficie; o lo que es lo mismo: le cuesta más
separarse de ella.
Por tanto, podemos imaginar un dispositivo colocado “estratégicamente” de tal forma que vuelve el flujo turbu-lento, de tal modo que
conseguimos reducir las turbulencias, y por tanto, reducimos la drag y por tanto, reduci-mos el consumo de combustible.
Ya vimos hace pocas fechas, otro artículo dedicado a la formación de las llamadas turbulencias de Karman.
Existen diversos métodos o sistemas para mitigar estas turbulencias:
El primer método, consiste en colocar una serie de deflectores de popa, adheridos a la superficie de la misma, de forma, que deflectan
el flujo hacia la parte interior, justo donde se forma la depresión:
Estos deflectores pueden ser de muchos tipos, pero esencialmente son planchas que deflectan el flujo hacia el interior de la depresión.
Otro de los métodos consiste en colocar una serie de deflectores de superficie, sobre los laterales del remolque.
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VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE LOS NEUMÁTICOS
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