¿Qué efecto tiene la lluvia en la aerodinámica de un F1?

A la hora de analizar un monoplaza circulando en condiciones de lluvia, nos podríamos preguntar cómo se ve afectado su comportamiento aerodinámico. De hecho, es una de las preguntas que pueden surgir a la hora de defender el diseño aerodinámico en algunas competiciones de motor (como la Formula Student). Por ello, vamos a dedicar este breve artículo a estudiar las consecuencias de la lluvia.

Mercedes lluvia F1
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Cuando se calcula la carga aerodinámica que genera un monoplaza, se tiene en cuenta la densidad del fluido (como se explicó en el artículo sobre el drag y el downforce). Cuanto mayor sea esta, mayor será el efecto de ambas fuerzas. Como consecuencia de la mezcla de las gotas de agua con el aire, la densidad total del fluido aumenta, lo que incrementa tanto el drag como el downforce. No obstante, este incremento es totalmente despreciable, como se explica a continuación.

Otro efecto que tienen las gotas de agua que se depositan sobre el monoplaza es el de añadir rugosidad a la superficie lisa y pulida de la carrocería. Debido a esta rugosidad, la capa límite deja de ser laminar, volviéndose turbulenta. Cuando esto ocurre, los dispositivos aerodinámicos dejan de funcionar correctamente, dando como resultado una importante pérdida de carga aerodinámica.

Red Bull lluvia
[2]

Sin embargo, la mayor variación que provoca la lluvia sobre el comportamiento aerodinámico se podría definir como un problema de causa y efecto. Debido al agua que se acumula en el asfalto y a la menor temperatura de los neumáticos, el agarre mecánico disminuye, provocando que el monoplaza deba ir más lento en curva. Al ser las fuerzas aerodinámicas dependientes de la velocidad, el downforce (y el drag) generado serán menores. Esto supondrá una disminución del agarre aerodinámico, con su consecuente reducción de velocidad de paso por curva. De esta forma, la falta de velocidad y de carga aerodinámica se retroalimentan. En otras palabras, se convierte en la pescadilla que se muerde la cola.

Ferrari lluvia F1
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En definitiva, cuando nos encontramos ante condiciones de lluvia, la contribución de la aerodinámica al correcto funcionamiento del monoplaza pasa a un segundo plano, estando el comportamiento del coche limitado por el agarre mecánico.


Referencias:

[1] Straw, E., (28 de julio de 2018) Hungarian Grand Prix: Lewis Hamilton tops Mercedes front row in wet. Online: https://www.autosport.com/f1/news/137691/hamilton-takes-pole-in-soaking-qualifying

[2] Honda Racing F1, (6 de septiembre de 2019) «More rain drops begin to fall in Italy #PoweredByHonda. Online: https://twitter.com/hondaracingf1/status/1169973401898946561

[3] Ferrari, (21 de julio de 2018) German Grand Prix – P3, all about the rain. Online: https://formula1.ferrari.com/en/2018-f1-german-gp-free-practice-3/

Hunt, J., How does rain affect the aerodynamics of an F1 car?. Online: https://www.reddit.com/r/formula1/comments/1wga6d/how_does_rain_affect_the_aerodynamics_of_an_f1_car/

Cao, Y., Wu, Z. & Xu, Z., (Septiembre de 2014) Effects of rainfall on aircraft aerodynamics. Online: https://www.researchgate.net/publication/265338830_Effects_of_rainfall_on_aircraft_aerodynamics



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