Análisis Técnico – Alerón delantero

Cuando miras al frontal de un coche de Fórmula Uno con detalle, logras darte cuenta de que el efecto aerodinámico en la parte delantera de un monoplaza es mayor que un doble difusor, o la zaga en general del coche.

El alerón delantero, a diferencia del trasero, no sólo proporciona carga aerodinámica al eje frontal del coche, sino que es el encargado de organizar todo el flujo de aire alrededor del monoplaza, al predecer a todo el chasis.

La dirección óptima de la corriente de aire tiene una importancia vital a nivel global por la carga generada por todo el coche. De hecho, el efecto ‘outwash’ e ‘inwash’ formado por el ala frontal es lo más importante en la carrera de los aerodinamista, a pesar de que el doble difusor inventado por Ross Brawn en 2009 ocupara todos los titulares.

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Estos componentes producen en torno al 25-40% del downforce de un monoplaza. Cada alerón está compuesto de un ala principal que recorre casi toda la anchura del coche conectado a la nariz del coche. Sobre este ‘mainplane’ se instalan flaps aerodinámicos, uno a cada lado, siendo desde 2009 la parte ajustable y mejorable del ala. Junto a estas aletas se unen a unas placas verticales llamadas ‘endplates’.

Los flaps del ala a cada lado del cono de la nariz son asimétricos. Disminuyen a medida que se acercan al morro permitiendo que el aire cruce por debajo del coche y circule hasta los radiadores. Esta forma asimétrica se debe a que si tuviera una altura considerablemente alta, no llegaría el suficiente flujo a los pontones y, por tanto, la temperatura del motor se elevaría demasiado.

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El mainplane ha de ser plano en la sección central, regulado por la FIA. Reducen la interacción entre los flaps y el ala principal, permitiendo una mayor altura de los extremos, además de permitir un mayor flujo de aire bajo el monocasco. Por tanto existe cierta importancia en la comunicación entre estas dos zonas.

Otra de las partes importantes del ala son los endplates, o placas verticales colocadas al final de cada lado de la estructura. La función de estos endplates no es más que redirigir el flujo alrededor del neumático delantero, ya que las ruedas no están diseñadas para una eficiencia aerodinámica originando bastante drag.

Disponer de esta cascada de aletas para conducir al trasiego de aire en sentido contrario de la dirección de la goma, reduce la fricción y las turbulencias creadas por el neumático, disminuyendo el drag y aumentando la carga, permitiendo, además, un mayor paso de aire hacia la zona lateral y trasera del coche.

En definitiva, el ala delantera se centra allá donde los vórtices y turbulencias creadas por elementos no aerodinámicos del coche hacen daño a un mejor paso por curva.

Cuando en 1998 se introdujo la normativa de una anchura de 1,8 metros en lugar de 2 metros de ancho del ala delantera, el trabajo de los endplates ganaron protagonismo con soluciones muy sofisticadas con motivo de poder controlar un mayor número de imperfecciones aerodinámicas con una mayor estrechez del alerón frontal.

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Años después, en 2009, la FIA trajo nuevos cambios más radicales en la aerodinámica. Uno de estos cambios hizo más ancho el alerón delantero, produciendo que los extremos de la estructura se situaran fuera de la dirección de las ruedas.

Esto se tradujo en que los ingenieros tuvieron que lidiar con el efecto denominado ‘outwash’ que consiste únicamente en dirigir el aire hacia afuera de cualquier elemento del coche, mientras que su contrapuesto es el ‘inwash’, hace el efecto contrario, conducir el flujo hacia adentro del coche.

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Outwash (imagen izquierda). Inwash (imagen derecha).

La función de estos efectos es detener las altas presiones, expulsándola y dejando paso a las bajas presiones, provocando una resistencia inducida. Además, la fabricación de estos endplates también es la de eliminar el aire sucio que las ruedas sacan del suelo. Los deflectores inferiores, que normalmente no se aprecian a simple vista, ayudan a esta limpieza.

Por otra parte, el incremento de alas en el plano principal no ayuda a incrementar la carga aerodinámica, sino a crear a vórtices a lo largo del eje que está a 250mm de la línea central del coche (llamado eje Y250).

Sin embargo, los equipos sí que tienden a crear mayor carga aerodinámica en los extremos, de ahí esa diferencia de altura en la cascada, reduciendo el movimiento de aire en el interior con el fin de gestionar mejor estos vórtices.

Red Bull vortex

Como las escuderías quieren que esta región permanezca inalterada por flujos externos, y la reglamentción permite la instalación de bargeboards y turning vanes, los ingenieros se centran en organizar estos vórtices Y250 (llamados así al posicionarse a 250 mm de la línea central del coche).

Los componentes que trabajan con estos vórtices incluyen los soportes delanteros, turning vanes, splitter, y la intersección de la cascada y la zona neutral central del ala. Todos estos elementos operan en conjunto para mandar un flujo más eficiente a la zona de los pontones y el difusor.

De este modo, tener una sola punta de ala originaría una gran vórtice, en cambio, tener varias alas, produce varios vórtices más pequeños que trabajan en una zona más amplia del coche. Los vórtices tienen una gran cantidad de energía y actúan como una barrera. De este forma, si los generadores de vórtices se colocan estratégicamente, se puede lograr mantener a lo largo y ancho del coche las altas presiones bien separadas de la región de bajas presiones debajo del monoplaza.

Fuentes: formula1-dictionary, car bibles, google

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