Las fábricas de los equipos de Fórmula 1 están en constante evolución. Los equipos buscan ideas, soluciones tecnológicas y socios que puedan aumentar el rendimiento de los monoplazas.
La investigación más exhaustiva no sólo se aplica a los monoplazas, sino también a las herramientas de investigación que se desarrollan en la fábrica gracias a las cuales es posible mejorar los conocimientos sobre cómo mejorar los resultados en la pista.
El ventilador de un F1
Hablamos de CFD, Computational Fluid Dynamics, una técnica de simulación que utiliza modelos matemáticos y algoritmos para analizar el comportamiento de los fluidos y su interacción con las superficies sólidas. En términos sencillos, estudia el flujo de aire que actúa alrededor del monoplaza.
Visualización CFD de un monoplaza de F1
Foto de: Sauber Petronas
El CFD permite evaluar formas complejas y la aplicación de fuerzas en cuestión de segundos gracias a programas informáticos cada vez más sofisticados y ordenadores con potencia de cálculo.
En definitiva, es posible visualizar un monoplaza sin necesidad de fabricar un solo tornillo. Para validar el trabajo de simulación pura, es necesario acudir al túnel de viento, para el que se fabrica un modelo a escala del 60% respecto al monoplaza real, el cual es golpeado por un flujo de aire generado directamente por un ventilador que alcanza los 180 km/h que permite el reglamento como máximo.
La maqueta lleva ahora unos neumáticos especiales fabricados por Pirelli que reproducen el diseño, la huella y la deformación a escala de los compuestos reales. Seguro que los habrás visto porque son el premio que se lleva el piloto que consigue la pole position. Pero la investigación está llegando a tal extremo que hasta la presión de inflado de las “gomas” cuenta.
En el pasado, los túneles de viento de la F1 utilizaban una cinta de correr de matriz metálica que simulaba el movimiento del modelo en la pista: la velocidad se sincronizaba con la del viento para controlar lo que se conoce como “capa límite”, es decir, la zona en cuyo interior la velocidad difería en más de un 1% de la velocidad de la porción de fluido exterior.
La cinta de correr en el túnel de viento de Mercedes en Brackley
Foto de: Mercedes AMG
Más recientemente, las alfombras recubiertas de materiales gomosos o plásticos han sustituido a la matriz metálica, mejorando el control de la “capa límite”. En los monoplazas con efecto suelo, la parte inferior del coche tiene que estar lo más nivelada posible para sondear las pérdidas de carga a medida que aumenta la altura desde el suelo.
Con el tiempo, las alfombrillas han evolucionado no sólo en sus materiales, sino también en su extensión. En el pasado, el modelo sólo era golpeado por el flujo de aire longitudinalmente comprobando el cabeceo y el balanceo, mientras que ahora el coche también es investigado en guiñada y dirección, midiendo así tanto la fuerza lateral así como la carga aerodinámica y la resistencia.
El modelo Cadillac en el túnel de viento deToyota en Colonia.
Foto de: Andretti Autosport
Está claro cómo la investigación evoluciona constantemente: mientras que antes sólo había cuatro escalas con las que se medía la carga de los neumáticos, ahora es posible instrumentar el modelo con una serie de sensores que multiplican las posibilidades de obtener datos.
Al parecer, esto ya no es suficiente: desde hace unos años, los túneles de viento se equipan con Velocimetría de Imágenes de Partículas, cuyo acrónimo es PIV. ¿En qué consisten? Instrumentos que permiten analizar el campo de movimiento. Y esto es una sofisticación más de la investigación. En pocas palabras: hay un escáner láser que se monta en las paredes laterales del túnel y se utilizan dos cámaras de muy alta definición que toman fotos capaces de visualizar los flujos de aire, de modo que también es posible investigar cómo se comportan los vórtices en el campo de movimiento.
Se trata de un gran avance, ya que ahora se puede averiguar si un flujo sigue el curso previsto por el diseñador o si un vórtice actúa como estaba previsto.
Aquí está la herramienta de Velocimetría de Imágenes de Partículas en el túnel de viento
El PIV se puede mover para estudiar el campo de movimiento de diferentes partes del monoplaza. En los entrenamientos libres, sobre todo al principio de la temporada, vemos cómo los monoplazas salen a la pista con llamativas parrillas llenos de sensores. Normalmente, los equipos las colocan en la misma posición del coche donde se estudió el campo de impulso en el túnel con el PIV.
Pero, ¿cuál es el problema? Que los túneles de viento actuales no tienen las dimensiones necesarias para albergar varios PIV que puedan funcionar simultáneamente con la recogida de todos los demás datos durante una misma prueba.
El rayo láser utilizado es muy potente y puede crear problemas de visión a los operadores que se encuentran en la consola del túnel de viento. No es casualidad que las paredes de la cámara estén blindadas, mientras que históricamente las estaciones estaban a la vista del modelo. Parece que los túneles más modernos ya no tienen ventanas, sino paredes, y utilizan cámaras para controlar las actividades en todo momento durante las pruebas.
Es de suponer que McLaren hoy, y Aston Martin mañana, dispongan de instrumentos más avanzados que los demás porque cuentan con instalaciones totalmente nuevas, flamantes y diseñadas también para estos dispositivos, mientras que otras instalaciones, por muy funcionales y eficientes que sean, empiezan a mostrar el paso de los años…
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