10 ago. 2011

Vórtices en los alerones traseros de los McLaren

Una característica de la F1 durante muchos años fueron los rastros de vapor en espiral por fuera de las puntas del ala trasera. Este fenómeno desapareció hace unos años, pero fue evidente una vez más en el alerón trasero de los McLaren en la húmeda carrera de Hungría. ¿Cuándo surgen estas líneas de vapor y por qué los McLaren tienden a crearlas más que los otros equipos?

De hecho, son más correctamente denominados "vórtices", que se crean cuando las diferencias de presión se presentan en la punta del alerón. Cuando se encuentran las tres corrientes: de alta presión sobre el ala, baja presión por debajo y presión cercana a la ambiental a un lado de la placa terminal, el flujo de alta presión se mueve naturalmente hacia las zonas de baja presión. Esto crea un movimiento de volteo y se crea una estructura de flujo en espiral. Los vórtices son estructuras de energía extremadamente alta. Pero con ellos viene una gran cantidad de arrastre. Estos surgen desde el extremo del ala y suben hacia arriba y hacia fuera de las puntas del ala trasera y, finalmente, se aplanan contra la parte trasera del coche, y posteriormente su energía se disipa con el flujo de la corriente libre de todo el coche.

Cuanto mayor es el diferencial de presión, mayor es el vórtice creado, y esto es por lo general se observa mejor en condiciones húmedas ya que el agua en el aire se concentra en el vórtice y se hace visible una estela de vapor. En años pasados, la presencia de los vórtices en las puntas de las alas en forma de espiral se veía como algo bueno, ya que se entendía que el ala estaba trabajando adecuadamente. Sin embargo, desde el año 2000 los equipos han tratado de reducir esta diferencia de presión en la punta del ala, con el fin de reducir la resistencia. Varias soluciones han sido probadas para aliviar las diferencias de presión en la punta del ala.
 Como el alerón trasero de la F1 posee un ratio pequeño, (más ancho que largo), no hay mucho que se pueda hacer para reducir esta alta presión creada hacia la placa sin sacrificar la carga aerodinámica total creada por el ala. Los equipos han experimentado con los perfiles de ala retorcida, lo que reduce el ángulo de ataque de la sección transversal del ala más cerca de la placa terminal, para reducir la alta presión creada por encima de la solapa. Pero esto a su vez reduce la carga aerodinámica creada por esa sección del ala. En las pistas donde se requiere baja carga aerodinámica, los equipos aliviaban la carga de la parte externa del ala, y la distribución de la presión en el centro del ala.


La otra opción es utilizar toda la extensión de las alas más agresivamente, optando por el uso de otros métodos para reducir la diferencia de presión en las puntas del ala. En primer lugar los equipos como BAR crearon una abertura en la placa final por delante de la aleta, lo que permitió purgar la presión por encima de la tapa y fuera de la solapa, negando la diferencia de presión y por lo tanto, la fuerza del vórtice. Pero esta era una solución bastante contundente, por lo que los equipos crearon las lumbreras que ahora son comunes en la placa terminal. Esta solución dirige algo de aire de alta presión sobre el ala a la punta del ala de una manera más elegante. Renault, Honda y McLaren plantearon un enfoque diferente mediante la fusión de la tapa en la placa terminal, esto crea un pequeño hueco para dirigir el flujo de alta presión a la punta del ala.

En las dos últimas temporadas la reducción de este efecto en cierta medida ha sido anulado por otros medios ya que se optó por reducir los alerones traseros. En 2010 se aplicó el F-ducto, que era un canal que permite al piloto reducir la carga aerodinámica del alerón trasero y por lo tanto la resistencia. En carreras con lluvia del año 2010 se pudo apreciar la presencia de vórtices en los McLaren, pero luego de que el piloto cerró el conducto de mando la carga aerodinámica del alerón trasero se estancó, se redujo al instante. Esto nos permitió ver que el F-ducto era utilizado por los pilotos en sectores puntuales en los circuitos.

Pero para el año 2011 el F-conducto se prohibió y se comenzó a utilizar el DRS. Ahora los equipos son capaces de ajustar el alerón trasero en la clasificación y para adelantar en la carrera. Se han rediseñado los alerones traseros y han pasado a tener un tamaño de tapa diferente. Una pequeña solapa, significa que el efecto DRS es más grande, hay más carga aerodinámica y la resistencia se desprende a más velocidad. Sin embargo, la aleta más pequeña significa que el alerón trasero es limitado en la carga aerodinámica que puede crear, ya que la brecha está más atrás en el ala y la separación se presenta con ángulos de ataque más agresivos. La mayoría de los equipos han seguido esta trayectoria de diseño con respecto al DRS, la cual plantea que la punta del ala no tenga una carga tan alta.

McLaren, sin embargo, ha sido casi el único en la creación de un ala de DRS con una tapa grande, esto crea las características opuestas de un ala con solapa pequeña. Se crea un efecto menor en el DRS, pero el ala puede crear una mayor cantidad de carga aerodinámica cuando DRS no se activa. Así, su alerón trasero es más pronunciado y posee más carga en la punta de las alas. Por esta razón McLaren es uno de los pocos equipos del 2011 que crea senderos de vapor en los días húmedos. Sin embargo el equipo planifica la incorporación de una pequeña ala en el DRS, por lo que podemos esperar que esto reduzca la presencia de vórtices en carreras con humedad.

Fuente: scarbsf1

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