Intentaré explicar como funciona aproximadamente este difusor de doble fondo o altura y como obtiene una downforce extra debido a su diseño.
Aerodinámica de los coches
En los coches de F1 lo más importante es poder transmitir toda la potencia al piso con un coche con un peso muy bajo (600 a 700 kgs) lo que hace necesario utilizar la aerodinámica para producir una fuerza hacia abajo (downforce) que permita transmitir adecuadamente toda la potencia al piso.
En este sentido el "efecto suelo" es un recurso aerodinámico que aprovechan los coches y está basado en la correcta orientación del aire a través de la forma del coche. Este efecto permite aumentar el agarre del coche permitiendo un paso por curva más rápido y no penaliza la velocidad al no aumentar mucho la resistencia al avance.
Para producir este efecto de "pegado al suelo" del coche hay dos opciones:
- Evitar que el aire pase por la parte de abajo del coche o pase el menos posible
- Dado que la actual reglamentación lo prohibe permitir el paso del aire pero hacerlo de forma tal que sea beneficioso y permita generar una fuerza hacia abajo o downforce que mejore el agarre de los monoplazas.
Efecto suelo
El efecto suelo lo comenzó a utilizar Colin Chapman con el Lotus 78 (1977) y se utilizó entre finales de la década del 70 y principios del 80. Se caracterizaba por las famosas polleritas o skirts que se colocaban a los costados de los coches en los pontones laterales que impedían el paso de aire generándose bajas presiones en la parte baja de los monoplazas que los pegaba al suelo.
Lotus 78 con efecto suelo. Observar los faldones laterales en los pontones
Este efecto ha sido prohibido por la FIA por su extrema peligrosidad ya que permitía pasos por curvas a velocidades muy elevadas y en caso de perderse el coche salia volando (24 hrs de Le Mans, 3 Mercedes Benz CLR salieron literalmente volando). Entre los más trágicos recordados está el que sufrió el piloto canadiense Gilles Villeneuve en la tanda clasificatoria del GP de Bélgica de 1982, donde al golpear con una de sus ruedas delanteras la rueda trasera de un coche rezagado, su Ferrari salió prácticamente volando, despidiendo por los aires a Villeneuve, quien murió como consecuencia de las heridas.
Al ser prohibido este efceto los diseñadores tomaron varios caminos para volver a "activarlo". Gordon Murray utilizó las suspensión hidrodinámica en los Brabham que mantenía la distancia reglamentaria entre el piso y el suelo mientras se accionaba y Colin Chapman recurrió a un monoplaza con un doble chasis el cual a una cierta velocidad se aplastaba contra el piso por efecto de la aerodinámica tratando de buscar el mismo efecto sin las polleritas.
El sistema de suspensión hidroneumática reemplazaba a la perfección las polleritas y tenía una ventaja adicional y es que no se rompía cuando los coches hacían trompos.
Con el sistema hidrodinámico se presentó en el Gran Premio de Argentina de 1981 una situación parecida a la actual con los difusores, quejas de los equipos que habían interpretado el reglamento de una manera y que decía que el coche debía tener una altura de 6 cm. La genialidad de Murray es que le encontró un agujero a la normativa ya que la misma no explicaba ni legislaba sobre cuando debía mediarse esta distancia. El coche en boxes, parado, respetaba al pie de la letra el reglamento pero en pista la distancia con respecto al piso era inferior a lo indicado por el reglamento.
El análisis detenido de los comisarios técnicos del GP argentino determinó que era imposible rechazar al sistema del Brabham, siempre que cumpla con un despeje de seis centímetros cuando está parado. En la vuelta de honor Nelson Piquet disminuyó su velocidad, dio la vuelta de honor mucho más despacio que todos los demás, se subía por todos los pianitos, e ingresó a la verificación técnica con el auto nuevamente elevado a la altura artificial. El auto tenia un despeje superior a seis centímetros, nadie podía, honestamente, objetarlo de acuerdo a la letra del reglamento (que establece que el auto será medido en boxes, detenido).
Difusores de doble altura
Al prohibir el reglamento el efecto suelo, quitando las polleritas, estableciendo una altura mínima en el coche en carrera y en boxes y prohibiendo las supensiones hidrodinámicas, el aire deberá pasar por debajo del coche por lo que será necesario estudiar su velocidad de paso de manera de intentar obtener presiones mas bajas debajo del coche que harán que se vuelva a reproducir el efecto suelo pero con menor intensidad.
En este caso el efecto suelo, de menor intensidad que el utilizado por Colin Chapman, se logra aplicando la idea del efecto Venturi.
Este efecto, que se explica por el principio de Bernoulli y el principio de continuidad de la masa se produce cuando un caudal de fluido que pasa a través de una sección se lo hace pasar por una sección menor. En la sección menor al tener el mismo caudal en la entrada (caudal = sección x velocidad del fuido) y en la salida, al estrecharse la sección debe necesariamente producirse un aumento en la velocidad del fluido.
Este principio aplicado a los coches puede verse en la figura siguiente:
Los difusores de doble piso consiguen extraer más aire con lo que aumenta la velocidad del aire por debajo del coche y se produce una disminución de la presión aumentando la downforce y permitiendo un mayor agarre, mejor transmisión de la potencia al piso y un mejor paso por curva.
Estos difusores permiten extraer más aire gracias a que canalizan el aire de la parte superior a través de unos agujeros (señalados en rojo en el gráfico) canalizando su flujo hacia el difusor.
Agujero que alimenta el difusor en el Brwan GP
Flujo de aire superior que alimenta al difusorEn esta figura se puede apreciar en la zona central la salida del flujo en la parte superior del difusor canalizado a través de los agujeros (señalado en rojo).
En la siguiente figura se puede ver una comparativa entre los difusores de un plano (a la derecha) y los difusores de doble altura de altura variable y alimentados por los agujeros (a la izquierda).
Comparativa de flujos de aire en los dos tipos de difusores
A continuación unas fotos de los difusores utilizados en el GP de Australia
Brawn GP
Toyota
Williams
Ferrari
Mc Laren
Renault incopora los difusores de doble plano
En el GP de Shangai Renault incopora un nuevo difusor solo para el coche de Alonso y para Bahrein se utilizará el nuevo fondo plano en ambos coches.
En la figura siguiente se puede ver una comparativa entre el difusor de un solo plano y el de dos planos que canaliza el flujo en el plano superior del difusor hacia la zona central añadida
Comparativa difusores Renault
Comparativa flujos difusores Renault
