AERODINAMICA Y REFRIGERACIÓN EN UN F1

AERODINAMICA Y REFRIGERACIÓN EN UN F1 – CONCEPTOS GENERALES Y BASICOS-:

Cualquier motor sufre, por el simple hecho de generar un movimiento por combustión, provocando mucho calor residual, que evidentemente se debe eliminar, a este proceso de eliminación de calor se le denomina REFRIGERACION, y se consigue con el proceso de refrigerado y la aerodinámica interna.


Si el sistema no hiciera su función la temperatura obviamente subiría haciendo que el motor estallara. El objetivo pues es transferir todo ese calor residual producto de la combustión donde no afecte ni pueda ser perjudicial para el rendimiento y vida del motor en un proceso continuo. El calor es transferido hacia líquidos refrigerantes, bombeados por todo el coche, fluyen por los radiadores, disipando el calor por flujo de aire, regresando posteriormente al motor para repetir su trabajo nuevamente.


El área de los radiadores más la cantidad de aire que fluye por ellos afecta a la cantidad de refrigeración. La función principal de los radiadores es obtener la mejor refrigeración posible. Tamaño y peso importan para el comportamiento de la aerodinámica, lograr la mayor eficiencia se debe a una refrigeración óptima al mismo tiempo que minimizamos la resistencia aerodinámica creada por todos los elementos. Para lograr esto, la parte frontal del radiador tiene una concentración de pequeños tubos con líquido, que aumentan la superficie utilizada para la refrigeración sobre el radiador, la velocidad en la que fluido caliente circula a través del radiador, y finalmente la diferencia de temperatura entre ellos. Combinando estos tres factores es lo que dicta la eficacia del radiador. Tenemos dos líquidos para la refrigeración, agua y aceite incorporando un radiador para cada liquido.


Un coche de F1 es un conjunto de elementos fabricados por diferentes compañías especializadas en cada elemento. Los equipos no deciden ni influyen en su diseño pero marcan los parámetros de su tamaño. Los líquidos pasan a la velocidad especificada por la compañía de motores, y los equipos se concentran en obtener el mejor flujo de aire posible a través del radiador.


Con los parámetros marcados y los cálculos obtenidos para el mejor rendimiento, los equipos diseñan los conductos de refrigeración. Estos sirven para minimizar la resistencia aerodinámica creada por la obstrucción en el flujo de aire, el conducto frena el aire justo antes de que entre en el radiador , la resistencia variara con la velocidad. Las leyes de la aerodinámica dicen que el flujo de masa (relacionado con la velocidad como con el área) ha de ser constante a través de un conducto, si el área transversal de un conducto aumenta, la velocidad tendrá que disminuir para una menor resistencia. Nada fácil de conseguir ya que si la velocidad del aire en los radiadores disminuye, también disminuye en su eficacia a la hora de refrigerar, un pequeño cambio en el tamaño soluciona el problema, y debido a que la resistencia aumenta de forma lineal (=1*1) con el área, comparado con el cuadrado de la velocidad, se puede reducir la resistencia total.


Normalmente se monta en los pontones, en un F1 los radiadores están situados en esa parte del monoplaza, a ambos lados del motor. Un F1 necesita del flujo de aire causado por su propio movimiento para la refrigeración, ya que no cuenta con ventiladores, si se rueda a unos 200 o 320km/h no hacen falta. Si el coche esta parado, se suelen montar pequeños ventiladores colocados en la parte delantera de los pontones.

El conducto (dentro del pontón) frenará el aire entrante antes de su llegada al radiador, y una vez que el aire haya pasado el radiador, el conducto lo volverá a acelerar mandándolo hacia la parte trasera del monoplaza, al pasar por el conducto, el aire pasa por cinco áreas.



(1)entrada: diseñada para permitir la entrada justa de aire. Sus opciones sobre como situar la entrada son pocas, los radiadores deben estar lo más cerca posible del motor, montados de forma lateral, y por la exigencia de un punto de gravedad bajo, cuanto más cerca del suelo estén, mejor. La temperatura de la pista ( el pavimento asfáltico) hace que el aire esté caliente, negativo para la refrigeración. (2) El aire que ha entrado por el conducto es expandido por un "difusor" que aumenta el área transversal (difusor externo en la parte trasera del coche, pieza que trae la polémica al campeonato este año). Se utiliza un divisor de flujo para purgar la capa límite (flujo de poca energía que tiene lugar en la parte delantera de la entrada de aire), crece cuando el aire viaja a través de la superficie del coche y que no sirve para mucho. El difusor esta diseñado para crear la menor capa límite posible, reduciendo el potencial de refrigeración en los bordes del radiador. Cuando el flujo llega al radiador, hay un cambio de temperatura, tras el cual es (3) acelerado en un tubo antes de ser enviado a la salida del conducto.


La situación y el tamaño de esta salida determinan la cantidad de aire para la refrigeración que (4)pasa a través de los pontones, hay monoplazas que llevan pontones regulables. El tipo de circuito determinará el tamaño de estos, ya que en una pista lenta no se logrará la misma cantidad de aire que un trazado rápido. Algunos equipos han probado utilizar el aire que sale de los pontones para mejorar la aerodinámica del coche, y la última tendencia es (5)situar las salidas por delante de los alerones situados antes de las ruedas traseras, o permitir que el aire salga por "chimeneas" como en los McLaren.

Si funciona en el túnel de viento, acabará en el coche. Aunque no se aprecia a simple vista, la aerodinámica interna es una de las partes más importantes del diseño de un coche de carreras.





Si el equipo no monta el motor en un ambiente favorable, sus opciones de acabar las carreras serán mínimas ya que debido a que la velocidad es un factor crítico, la reducción de la resistencia resulta vital, es por eso que uno de los campos donde más se trabaja actualmente sea en el de la aerodinámica interna.