Una vez más un ingenio de Adrian Newey es objeto de estudio. Esta vez es el alerón delantero de su Red Bull. Destaca entre los otros por su flexibilidad. No se trata de una pequeña deformación elástica en los extremos sino que todo el alerón se acerca al suelo cuando el bólido se mueve a gran velocidad.
En primer lugar vamos a ver qué funciones desempeña el alerón delantero de un Fórmula 1. En segundo lugar veremos cómo los ingenieros de Red Bull consiguen reducir la distancia con el suelo y finalmente los efectos que produce.
El alerón delantero de un monoplaza de Fórmula 1 es un elemento muy complejo y cumple con varias funciones:
- Crea aproximadamente un 25% del 'downforce' total del monoplaza.
- Se encarga de distribuir el aire de la corriente libre. Divide el flujo en dos, el que irá por la parte de arriba y el que irá por la parte de abajo del monoplaza. Con la ayuda de todos los apéndices también se encarga de alejar la máxima cantidad de aire posible del neumático con el objetivo de reducir la 'drag' generada por estos. Finalmente dirige el aire restante hacia la parte posterior.
- Aumenta el flujo de aire por debajo del coche, con eso se genera la fuerza hacia abajo de la parte posterior del coche.
El objetivo que buscan los ingenieros de Red Bull dotando a este elemento de mucha flexibilidad es reducir la distancia hasta el suelo. La distancia mínima que debe haber entre la parte central del alerón y el suelo ha de ser de 85 mm según estipula la FIA. Actualmente se hacen pruebas de flexibilidad a los alerones para que todos los equipos cumplan dicha norma. Tanto en vídeos como en imágenes se puede afirmar con bastante seguridad que el monoplaza de la bebida energética no cumple ésta distancia mínima en determinados puntos de un circuito. Entonces, ¿cómo han conseguido los ingenieros de Red Bull pasar las pruebas y disponer de éste alerón tan flexible?
El morro de un Fórmula 1 es un componente que podemos considerarlo un sólido rígido. Basándonos en esto y en la normativa actual descartamos la posible existencia de piezas móviles y llegamos a la conclusión que se trata simplemente de una deformación elástica del material. Para ver mejor que está pasando vamos a ver algunas características y propiedades del material del que está fabricado el morro y en general gran parte de la carrocería, resina epoxi reforzada con fibra de carbono.
La resina epoxi reforzada con fibra de carbono es un material altamente usado en la Fórmula 1. Su elevada rigidez, bajo peso y buenas propiedades mecánicas son ideales para ésta aplicación. Pertenece a la familia de los materiales compuestos y cabe destacar su fragilidad. A consecuencia de ésta característica no dispone de zona de deformación permanente. Para explicar el tema de las deformaciones es necesario decir que las existen de dos tipos. Hay la deformación elástica o temporal y la deformación plástica o permanente. La separación entre ellas dos es un punto y se conoce como el límite elástico.
En nuestro caso el alerón sufre una deformación elástica, es decir, se deforma en función del esfuerzo a que es sometido y al dejar de aplicárselo vuelve a su estado original. Podemos apreciar en el gráfico esfuerzo-deformación las dos zonas. La zona lineal es el tramo elástico y la zona plástica o de deformación permanente el tramo curvado. El final de la curva es el punto de ruptura. La fibra de carbono al no disponer de zona plástica el punto de ruptura está situado al final de la zona elástica.
Nada más y nada menos que jugar con la zona de deformación elástica es lo que hacen los ingenieros para conseguir lo que hemos visto. Para ello habría diferentes opciones:
- Variar la disposición de las fibras. Según como se dispongan, verticalmente o horizontalmente, dotan a la pieza de más rigidez o de más flexibilidad.
- Variar la composición del material de fabricación. El objetivo sería obtener una curva esfuerzo-deformación más adecuada a sus necesidades. Es decir, variar la pendiente de la recta.
- Deberíamos pensar también lo siguiente, ¿y si han conseguido una curva que no sea proporcional al esfuerzo? Luego ellos podrían controlar a una determinada fuerza, es decir velocidad, que la deformación se acentuara.
Una vez hemos visto las funciones del alerón delantero y como se produce la flexión, finalmente vamos a ver los efectos que produce este fenómeno.
La reducción de la distancia entre el morro y el suelo provocará que circule más aire por la parte superior y menos por la parte inferior. Si circula menos aire por la parte inferior, éste deberá ir a más velocidad y a consecuencia aumentará el efecto suelo que genera el coche.
La carga aerodinámica del alerón aumentará debido al mayor flujo de aire que pasa a través de él. Éste aumento de carga en el tren delantero afecta a la manera de conducir disminuyendo la tendencia del monoplaza de entrar en subviraje.
En general podemos decir que produce un beneficio claro: aumenta la velocidad de paso por curva. Este efecto será proporcional a la velocidad del vehículo, por lo tanto en curvas rápidas obtendrán el máximo beneficio. A pesar de eso, no todo es perfecto y también trae consecuencias negativas.
Como ya he comentado, actualmente los alerones delanteros están cargados de apéndices aerodinámicos para distribuir mejor el aire por las diferentes partes del coche. Estos están situados y posicionados minuciosamente para conseguir los beneficios deseados. Al deformar el alerón estos cambian su posición respecto al coche y, por lo tanto, su funcionamiento y eficiencia. A pesar de esto, parece que la ventaja que han conseguido en Red Bull es más que suficiente para contrarrestar este detalle.
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