Muchos nos hemos preguntado ¿que son las estelas de vapor que se ven en el alerón de los Mc Laren este año y porque se ven en este equipo?. Durante muchos años se ha visto esta estela y luego desapareció pero este año se ha vuelto a ver en los Mc Laren. Esta estela es muy parecida a la que se generan en las alas de los aviones y que se puede ver los días de mucha humedad cuando el avión está aterrizando sobre todo.
Lo que se ve en realidad son los vórtices (movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos) que se producen por las grandes diferencias de presión que se dan en los alerones.
El principio de sustentación, es el que mantiene los aviones en el aire, este principio al revés, es decir girando 180º el perfil de un ala (vamos dándolo vuelta) es el que genera la extraordinaria downforce que tienen los bólidos de F1.
En el caso de un F1, y al reves de lo que ocurre en un avión, el paso del aire a grandes velocidades por su perfil genera una diferencia de presiones. En la cara inferior de un alerón, debido a una mayor velocidad del flujo, hay presiones inferiores, mientras que en la cara superior, con una velocidad del flujo de aire inferior, hay presiones muy superiores. Esta diferencia de presiones es la que genera la extraordinaria down force que poseen los coches de Fórmula 1. En la zonas de los extremos laterales de un alerón, en los endplates, la presión es cercana a la ambiente.
Cuando estos tres flujos, con diferentes presiones cada uno, se juntan se produce un movimiento de las zonass de altas presiones a las zonas de presiones inferiores, dando lugara un flujo en forma de remolinos.
Los vórtices son estructuras que tienen una energía enorme y que los aerodinamicistas utilizan para generar o cambiar las condiciones de un flujo en un coche. Como contrapartida generan una resistencia al avance o drag muy importante.
Cuanto mayor es la diferencia de presión, mayor es el vórtice que se genera. Estos vórtices se mueven hacia arriba y hacia abajo y su energía se disipa en el flujo libre alrededor del coche.
La caida de presión brusca que se produce hace que la temperatura disminuya (expansión de un gas, por ejemplo al desinflar la goma de una bicicleta se puede apreciar que la temperatura del aire disminuye) y que en días de alta humedad la misma se condense ya que el aire cuanta menos temperatura tiene menor cantidad de vapor de agua en suspensión puede contener.
Soluciones propuestas por los equipos para reducir el drag
Antiguamente se creía que a mayor cantidad de vórtices había mayor downforce pero lo que no se comprendía muy bien era la resistencia al avance que generaban estos y los equipos han centrado su atención en tratar de eliminar estos vórtices adoptando diferentes soluciones.
Debido a que la relación ancho/longitud de un alerón de un F1 poco se puede hacer para reducir esta diferencia de presiones en el extremo del ala sin sacrificar la magnitud de la downforce producida por el alerón.
Los equipos han experimentado con los perfiles de ala retorcida, reduciendo el ángulo de ataque de la sección transversal del ala en la zona cercana al endplate con el objetivo de reducir las altas presiones en la cara superior del ala. Pero esto a su vez reduce la carga aerodinámica creada por esta sección del ala pero puede ser considerada una buena solución para circuitos con baja carga aerodinámica.
Otra de las soluciones propuesta por BAR era crea una abertura por delante del flap del alerón lo que permitía purgar algo de presión fuera del endplate, disminuyendo la diferencia de presión y por lo tanto la fuerza del vórtice, pero era una solución un poco drástica.
Otra solución, muy utilizada hoy en día, consiste en crear ranuras en el endplate del alerón de manera que el flujo de aire a alta presión sale por estas ranuras de una manera más elegante, reduciendo por consiguiente el drag.
Otro enfoque era el de Renault, al que luego se unieron Honda y McLaren que crearon un diseño diferente fusionando del flap con el endplate, creando un pequeño hueco para dirigir el flujo de alta presión al extremo del ala.
En las dos últimas temporadas este efecto se ha visto poco debido las nuevas herramientas permitidas por reglamento para reducir el drag del alerón trasero: el F-duct en 2010 y el DRS en 2011.
En 2010 el famoso F-duct o conducto F tenía objetivo fundamental reducir el drag del alerón trasero permitiendo aumentar la velocidad final en recta. Este efecto de reducción de la resistencia al avance se lograba introduciendo un flujo de aire en el flap del alerón trasero. El sistema estaba comandado por el piloto que tapaba un agujero y permitía el paso de un flujo de aire, captado a través de una toma frontal, hacia el alerón trasero.
En las carreras con lluvia de la temporada anterior se podía ver como, al salir de las curvas, los vórtices comenzaban a aparecer a medida que el coche iba aumentando su velocidad. En cuanto el piloto activaba el sistema, el alerón trasero entraba en pérdida, se reducían las diferencias de presiones y los vórtices desaparecían.
En 2011 el F-duct fué prohibido por reglamento y apareció el famoso DRS (Drag Reduction System) cuyo objetivo sigue siendo el reducir el drag del alerón trasero permietiendo un aumento de velocidad. En este caso el efecto se logra moviendo el flap, según la normativa un máximo de 50 mmm, como muestra la figura.
Si el flap el corto (menor carga aerodinámica cuando está cerrado) se obtiene menor resistencia al avance al poderlo poner caso horizontal cuando se acciona el DRS
Si el flap el corto (menor carga aerodinámica cuando está cerrado) se obtiene menor resistencia al avance al poderlo poner caso horizontal cuando se acciona el DRS.
Dependiendo de la estrategía de carrera o calificación los equipos pueden utilizar el flap corto o largo con las ventajas e inconvenientes que tienen cada uno de ellos.
Muchos equipos optan por el flap corto, en este caso las diferencias de presiones no es tan elevada y es por ello que en estos equipos las estelas de vapor no llegar a verse a pesar de que el día esté muy húmedo.
Sin embargo Mc Laren utiliza el diseño con el flap grande, esto crea el efecto opuesto, es decir mayores diferencias de presiones que traen aparejada la aparición de los famosos vórtices debido a las grandes diferencias de presiones en las zona del endplate. Esta en la razón por la que en los Mc Laren aparecen estas estelas de vapor y en los otros equipos no se crean.
Mc Laren ya está trabajando en un alerón con flap pequeño como se pudo ver en las pruebas en Silverstone por lo que si lo adoptan ya no veremos estas estelas de vapor.
Fuentes: fotos: scarbs, formulaf1, sutton-images
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