El alerón trasero en la Fórmula 1 (II): Funcionamiento

Tras haberos mostrado cuáles son las principales partes del alerón trasero, en este artículo vamos a explicaros su funcionamiento.

Lo primero que se debe saber es que no tiene sentido estudiar el alerón trasero por separado, sino que hay que tener en cuenta la interacción con el resto del monoplaza. Esto es aplicable a cualquier dispositivo aerodinámico del vehículo, pero en este caso cobra especial importancia. ¿Por qué? Muy sencillo. Al encontrarse en la parte trasera del monoplaza, el aire que llega hasta él ya se ha visto afectado por el resto del vehículo y no tiene las mismas características que el flujo libre. Además, existe una gran dependencia entre el correcto funcionamiento del alerón y del difusor.

Alerón trasero F1
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Pero empecemos por lo más básico. El alerón, formado en la Fórmula 1 por un plano principal y uno secundario (o flap) genera una zona de succión bajo él y otra de presión por encima. Al encontrarse la zona de succión encerrada entre los dos endplates, la depresión se intensifica respecto a si no estuviese limitada lateralmente. Esta diferencia de presiones entre las superficies superior e inferior del alerón genera una fuerza vertical que empuja hacia abajo el coche, generando downforce.

A la par que genera carga aerodinámica, el alerón provoca un incremento de la resistencia aerodinámica al avance. Como ya se explicó en artículos anteriores, este drag está compuesto por drag debido a fricción y (fundamentalmente) por drag de forma y drag inducido. Este hecho provoca que, en función del circuito en el que se compita, la forma del alerón deba ser modificada. En circuitos de alta carga aerodinámica (como Mónaco), los dos planos presentarán un mayor ángulo de ataque, es decir, estarán más inclinados, para conseguir un mayor downforce, a costa de sufrir una mayor resistencia aerodinámica al avance. Por otro lado, en circuitos donde tenga mayor importancia conseguir altas velocidades puntas (como en Monza), los alerones traseros serán prácticamente horizontales, buscando reducir al máximo el drag generado.

Alerón trasero F1
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Por otro lado, como hemos dicho al principio del artículo, la interacción entre el alerón trasero y el difusor resulta fundamental. El alerón genera bajo él una zona de baja presión que aspira el aire que circula bajo el fondo plano y el difusor. De esta forma, consigue acelerar el flujo que circula bajo el monoplaza, provocando una mayor disminución de presión y un mayor downforce. Hasta hace pocos años, los equipos podían montar otro plano en paralelo al plano principal del alerón y muy por debajo de este, a la altura de los elementos de la suspensión. Su función era generar esa zona de baja presión mucho más cerca del difusor, para mejorar aún más su funcionamiento.

Alerón trasero F1
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En la interacción con el difusor también juegan un papel importante los endplates, así como los elementos verticales conocidos como strakes colocados en su zona inferior. Los endplates ayudan a mantener la estela del neumático trasero, muy turbulenta, separada del difusor, actuando como barrera física. Mediante los strakes la aleja de la zona de bajas presiones para que no se vea perturbada.

Además, aunque esto se explica más a fondo en un artículo dedicado al drag inducido y cómo se reduce mediante el empleo de los endplates, se debe tener en cuenta la aparición de unos vórtices muy importantes. Como hemos comentado, en la zona superior del alerón tenemos una zona de alta presión, limitada en sus extremos por los propios endplates. Como la presión en la cara interna del endplate es superior a la que existe en su cara externa, el aire tiende a moverse de la zona interior a la exterior, pasando por encima del borde superior. Esto, debido al movimiento de avance del monoplaza, genera dos fuertes vórtices que escapan desde el borde superior del endplate, alterando las características del aire que le rodea. El núcleo de estos vórtices se puede apreciar a simple vista por televisión en días húmedos o de lluvia.

Vórtices alerón trasero F1
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La función de las branquias es la de generar una serie de vórtices que reducen la intensidad de los dos vórtices principales. De esta forma, se mejora el comportamiento aerodinámico del alerón.

En el siguiente artículo os explicamos cómo se genera el drag inducido y cómo se trata de reducir mediante el empleo de los endplates.


Referencias:

[1] F1 Tech Blog, (Junio de 2019) F1 rear ‘spoon wing’ explained. Online: https://motorsport.tech/formula-1/f1-rear-wing-explained

[2] Thompson, M., (26 de agosto de 2018) This is what went down at the Belgian Grand Prix. Online: https://www.redbull.com/gb-en/belgian-f1-grand-prix-2018-report

[3] McLaren, (15 de marzo de 2019) What’s new in F1 2019? Online: https://www.mclaren.com/racing/2019/australian-grand-prix/whats-new-f1-2019/

[4] @F1, (15 de mayo de 2019) «Rookie George Russell is driving up a strom – literally. Look at the vortices coming off that rear wing. #AUSGP #F1». Online: https://twitter.com/F1/status/1106437274244395008

Katz, J., (1995). Race Car Aerodynamics: Designing for Speed, Cambridge, USA, Bentley Publishers.

Newey, A., (2017). How to build a car, Londres, Reino Unido, Harper Collins Publishers.

De Groote, S., (22 de abril de 2003) Rear wing aerodynamics. Online: https://www.f1technical.net/articles/9

Piola, G. & Somerfield, M., (26 de agosto de 2019) F1 tech race: Giorgio Piola on 2019’s rear wing updates. Online: https://www.motorsport.com/f1/news/giorgio-piola-rear-wing-updates/4520816/?nrt=54

Urlings, A., (24 de abril de 2016) Rear Wing Endplates in F1: An Extensive Analysis. Online: https://www.f1technical.net/features/20279

Oriol, (10 de agosto de 2018) Alerón Trasero. Online: https://www.formula1atmosphere.com/aerodinamica/aleron-trasero/#Partes_de_un_aleron_trasero_de_Formula_1

Somerfield, M. & Piola, G., (18 de octubre de 2018) The McLaren Formula 1 concept that inspired Mercedes and Ferrari. Online: https://www.autosport.com/f1/news/139456/mclaren-idea-that-inspired-mercedes-ferrari



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