Los escapes y el "efecto coanda" en un Fórmula 1

La Fórmula 1 tiene un problema y es que los diseñadores tienen mucha memoria e intentan utilizar soluciones que han dado buenos resultados en el pasado pero que han sido prohibidas por reglamento, modificando lo que sea necesario para no saltárselo.

Este es el caso del famoso difusor soplado con el que tan buenos resultados cosechó Adrian Newey y que su prohibición generó alguna que otra jaqueca las primeras carreras a más de un diseñador intentando reproducirlo con la limitaciones impuestas por la nueva reglamentación relativa a los escapes.


El espíritu de la regla es claramente que no se pueda utilizar estos gases para obtener un beneficio aerodinámico y se materializa en el reglamento estableciendo unas limitaciones en la ubicación y en el ángulo de salida de los escapes


Y es que en la Fórmula 1 "hecha la ley, hecha la trampa" y los equipos están buscado nuevas soluciones para seguir utilizando los gases de escape para obtener un beneficio aerodinámico, y al mismo tiempo cumplir con las limitaciones establecidas en la nueva normativa.

Por lo tanto el objetivo es dirigir, de alguna forma, el chorro de los gases hacia la misma zona a la que los equipos apuntaron directamente sus tubos de escape el año pasado, es decir entre la rueda trasera y el difusor, tratando de conseguir, como el año pasado, que por la temperatura y sobre todo la velocidad de los gases aumente la succión del difusor, aumentando por tanto la velocidad del aire bajo el coche. Este aumento de velocidad del flujo de aire bajo el coche disminuye la presión, logrando que el coche "se pegue" al piso.

El rendimiento de este invento depende de la cantidad de gases y de la velocidad de los mismos que se inyectan en el difusor, cuestión que supo aprovechar y calibrar muy bien Red Bull y que fué la razón de su impresionante campaña 2011. El efecto este año no ayudará mucho en las curvas lentas por la prohibición de que los escapes sigan soplando sin que el piloto acelere (escapes sopladores)

Los rediseños de principio de temporada
Para dar cumplimiento a la nueva normativa durante la pretemporada se vieron algunas soluciones con las salidas diseñadas para cumplir la normativa.

Ferrari optó por una solución en la que los escapes sacaban el aire cerca de los brazos de la suspensión. En McLaren eligieron dirigir el flujo de aire mediante un conducto descubierto a continuación de la salida de gases, que gener´gran revuelo. Y Red Bull montó inicialmente unos escapes que apuntaban directamente hacia la barra transversal situada por encima del difusor, aunque se trataba sólo de una configuración para utilizar durante los test, y nunca tuvieron la intención de montarla en carrera ya que no querían desvelar en los que estaba pensando Newey.

El efecto Coanda, la clave de este año
El efecto Coanda parece ser la clave del año para solucionar el "problema" introducido por el reglamento que no deja que los escapes, por su posición actual, soplen en la zona correcta para sacar beneficio aerodinámico.


El efecto Coanda es un fenómeno físico en el que una corriente de fluido tiende a ser atraída por una superficie muy cercana a su trayectoria. Un ejemplo de este efecto es cuando soplamos por un embudo hacia una vela dirigiendo la corriente por la parte ancha no la podremos apagar. La razón es que el viento sigue el contorno y el aire se dirige hacia el exterior.

El fenómeno se podría explicar de la siguiente manera:


1.- Vamos a imaginarnos que inyectamos un chorro de aire justo por encima de una superficie que se curva al final. En este "experimento mental", vamos a suponer también que el chorro y la superficie son lo bastante anchos como para poder despreciar los efectos que ejerce la atmósfera por los lados.

2.- Una de las propiedades del aire, es el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes (es lo que conoce como "viscosidad"), así que este rozamiento hará que el chorro empiece a "arrastrar" el aire por encima y por debajo. Se crean de esta manera, dos zonas de baja presión. Una por encima, y la otra por debajo del chorro.

3.- La zona de baja presión situada por encima del chorro, es rápidamente compensada por el resto de la atmósfera, que rellena el vacío creado. Eso no puede ocurrir en la zona confinada entre el chorro y la superficie, a la que el resto de la atmósfera no tiene acceso, y que por lo tanto estará a una presión menor que la parte situada por encima del chorro. En esta situación, la mayor presión en la parte superior, "empujará" al chorro hacia la superficie, haciendo que se acerque hasta que se igualen las presiones.

4.- Este proceso se repite, haciendo que el chorro se acerque más y más a la superficie, hasta terminar corriendo pegado a ella. Pulsando aquí, podéis ver una demostración de la explicación que acabamos de dar para el efecto Coanda, en el que la superficie está hecha de papel, y se ve impulsada hacia arriba cuando el chorro de aire se pega a ella.

Este invento del ingeniero rumano Henri Coanda en 1910 podría ser la solución al "problema" introducido por la nueva reglamentación y quizás al solución a los graves problemas de Ferrari de este año.

Las normas de la FIA obligan a que los conductos de escape apunten hacia arriba, en un ángulo que no debe ser inferior a 10 grados. Así que si el C31 no estuviese utilizando el efecto Coanda, el flujo se dirigiría a una zona próxima a la parte superior de las ruedas, tal y como vemos en la imagen de la izquierda, mientras que en la imagen de la derecha vemos el recorrido real de los gases, que se dirigen hacia la zona del difusor, gracias al efecto Coanda.
 

Las soluciones empleadas por Sauber y por Red Bull son muy similares. La solución de Ferrari será seguir su propio camino, porque sería una mezcla de lo que llevan Sauber, Red Bull y McLaren.

Los escapes seguirán dando que hablar este año...