¿Cómo funciona un difusor soplado? (Segunda parte)

En la primera parte os expliqué la función y el funcionamiento de un difusor en un Fórmula 1. Bien, en esta segunda (y última) parte del artículo, os explicaré como se consigue mantener la presión de los gases de escape cuando no se está acelerando.





Lo primero es conocer el funcionamiento de un motor. Nos centraremos en los motores de combustión de cuatro tiempos, que son los que nos interesan ahora.



En los motores de cuatro tiempos hay que saber que para que se termine un ciclo, es necesario que en cada cilindro hayan tenido lugar los cuatro tiempos de los que consta un motor de cuatro tiempos, de ahí su nombre (lógicamente). Estos cuatro tiempos son: admisión, compresión, explosión (o combustión) y escape.

El siguiente dibujo es un motor de cuatro cilindros que nos servirá para comprender un poco mejor su funcionamiento.

Para empezar, tomaremos como referencia el cilindro número 1. El ciclo de un cilindro comienza con el pistón arriba. En este momento, se abre la válvula de admisión y el pistón baja, succionando de esta manera el aire que entra del exterior. Una vez que llega abajo, se cierra esta válvula y el pistón inicia su subida. Este tiempo es el conocido como compresión, pues se comprime el aire succionado. Durante este tiempo se inyecta la gasolina en el cilindro (lógicamente en la parte superior del pistón). Cuando el pistón llega a su parte superior, salta la chispa en la bujía, con lo que se produce la combustión de la mezcla aire/gasolina. Este tiempo es el que produce el empuje del motor, pues tras el salto de chispa, el pistón sale despedido hacia abajo. Una vez que el pistón llega abajo, se abre la válvula de escape y el pistón comienza a ascender de nuevo empujando los gases generados por la combustión (gases de escape) hacia el exterior a través de los tubos de escape.

Estos movimientos de los pistones hacen girar al cigüeñal de una manera parecida a la del pedaleo de una bicicleta. Imagináos que las rodillas fueran los pistones y los pedales el cigüeñal. Este movimiento de rotación se traslada al volante de inercia donde se monta el conjunto del embrague y de ahí se transmite el movimiento a la caja de cambios para finalmente llevar el movimiento de rotación de la caja de cambios al diferencial para acabar transmitiendo el giro a las ruedas.

Aclaro que los tiempos de cada cilindro se van turnando, de tal manera que siempre haya un cilindro en combustión, otro en admisión, otro en compresión y otro en escape. El motor dibujado corresponde a un motor de cuatro cilindros en línea, lo común en los coches de calle, y la explicación se basa en ese motor, pero lo importante es coger los tiempos del motor, ya que esto es idéntico en los motores V8 de los monoplazas de Fórmula 1.

Bien, una vez sabido esto resulta mucho más fácil entender todo eso de los escapes sopladores, los gases de escape dirigidos al difusor, etc. Visto esto, comprendemos que el motor cuando más gases de escape expulsa es cuando está acelerando al 100% y que a cuantas más revoluciones gire el motor más "sopla" el escape, entendido ¿verdad? Pensando en esto, te das cuenta de que cuando el motor no está acelerando, es decir, se encuentra en deceleración, el motor no puede soplar gases de escape, pues la combustión se produce sin inyección de gasolina, lo que hace que lo que se expulse por el escape no sea más que el aire succionado previamente.

Bien, lo que hace que los escapes sigan soplando con la máxima intesidad incluso en deceleración es la utilización de un mapa motor muy agresivo. Hay que decir que el único equipo capaz de mantener la presión de los gases de escape en deceleración (o al menos conseguir el mayor rendimiento posible de este sistema) era Red Bull, pero sólo en las sesiones de calificación. El mapa motor consistía en una inyección de gasolina incluso en deceleración y un retraso de la ignición, es decir, del salto de chispa de la bujía. Este salto de chispa se producía justo antes de que la válvula de escape se abriese, de tal manera que toda la fuerza de la combustión se marchaba por el escape, soplando de esta manera al difusor.

Este mapa motor es muy útil, pero no puede utilizarse en carrera debido, principalmente, a que las válvulas de escape se terminarían quemando si se utilizase este sistema durante toda la carrera. De ahí que la superioridad que mostraba Red Bull en las sesiones de calificación, luego no fuese tan grande en carrera, aunque seguían siendo superiores, pero ese es otro tema.

Hay que recordar que la FIA ha prohibido los cambios de mapa motor entre clasificación y carrera en un intento de igualar un poco a las escuderías en las sesiones de entrenamientos oficiales, por lo tanto este mapa motor anteriormente explicado, no podrá usarse más. Además, para el 2012 se fijará en el reglamento la posición de los escapes, de manera que no puedan soplar hacia el difusor.

Y esto es lo que sé de los difusores soplados, sé que no es mucho, pero espero poder ayudar un poco a todos los que no tengáis muy claro en qué consiste toda esta parafernalia. Como siempre os digo, si tenéis alguna duda, sugerencia o corrección no dudéis en hacerla, de esa manera aprenderé un poco más con vosotros.

Muchas gracias y hasta la próxima.

¿Cómo funciona un Difusor Soplado? (Primera parte)

Últimamente se ha venido hablando mucho de los difusores soplados, los escapes que siguen soplando en deceleración, etc. Bien, lo primero que hay que saber es que el difusor es una de las partes más críticas de un monoplaza. Aportan al coche una gran carga aerodinámica en su parte trasera y por eso es una de las partes del coche que más trae de cabeza a los ingenieros.

La función de un difusor es acelerar el aire que pasa por debajo del monoplaza creando así un vacío que haga que el coche se "pegue" al suelo. Para entender esto debemos entender un concepto básico de aerodinámica:

Este sería el principio por el que los aviones vuelan.

Si cogemos una lámina y sobre su cara inferior aplicamos presión, y sobre su parte superior aplicamos vacío, esta lámina tenderá a subir ¿verdad? Este sería el mecanismo por el que los aviones vuelan, así de sencillo. Ahora, intentando aplicar esto a un monoplaza de Fórmula 1, debemos invertir las fuerzas. Es decir, aplicamos presión sobre la parte superior del coche, e intentamos obtener vacío bajo él, de esta manera lo que conseguimos es el famoso "downforce", o carga aerodinámica. Podemos hacer la prueba de un modo muy sencillo. Cuando vayáis en el coche en carretera, sacad la mano en posición horizontal por la ventanilla y ponedla primero con la parte más adelantada más elevada que la parte más atrasada, veréis como la mano tiende a subir (aviones), pero en cambio, si lo hacéis al revés, con la parte más adelantada en una posición más baja que la parte más atrasada, la mano tenderá a bajar (Fórmula 1).

Una vez entendido esto, volvemos al difusor. Como vemos en la foto de la parte trasera del Red Bull (RB7), el difusor se sitúa al final del suelo del coche, donde el aire que va bajo el suelo del coche se junta con el aire que circula por encima de él. Como he dicho antes, la función del difusor es acelerar el aire que pasa por debajo para crear vacío y crear carga aerodinámica. A su vez, el aire que pasa sobre el difusor, debe ejercer presión hacia abajo para pegar lo máximo posible el coche al suelo.


Una de las mayores obsesiones de los ingenieros es alimentar de aire este difusor con la intención de conseguir la mayor carga aerodinámica posible. Para esto, los equipos empezaron a trabajar con los gases de escape que sacaba el motor enfocando estos hacia el difusor, de manera que se obtenía una ganancia importante de downforce en esta parte del coche.

Rodeado con un círculo, el tubo de escape derecho del Ferrari dirigido al difusor.

Esta idea fue, como no, del tan nombrado Adrián Newey (52), jefe del equipo técnico del equipo Red Bull Racing, actualmente el mejor ingeniero de la Fórmula 1. Un breve apunte sobre este pedazo de ingeniero es que hoy en día tampoco es que tenga una gran competencia, la tuvo en su día con Rory Byrne (67), de Ferrari, en la época en la que Ferrari y Michael Schumacher (42) eran el binomio perfecto, pero hoy en día este ingeniero que ganó cinco años seguidos el mundial de F1 está diseñando coches de calle, cosas inexplicables...

Volviendo al tema, como he dicho, el soplido de los escapes hacia el difusor conseguía un aumento de carga aerodinámica considerable, y muchos equipos de la parrilla copiaron esta solución. Aún así, se seguía viendo como el monoplaza de los toros rojos seguía siendo superior al resto, sobre todo en la sesión de clasificación.

Bien, pues parece que ya tenemos una respuesta a esa superioridad aplastante de los Red Bull en las sesiones de clasificación. Lo que hace que el Red Bull vuele en calificación (además de ser el mejor y más completo monoplaza de la parrilla) es que consigue mantener la presión de los escapes del motor incluso en deceleración, es decir, consiguen que incluso cuando no se está acelerando, el motor siga expulsando gases de escape con la misma intensidad que cuando se acelera a tope. El sistema utilizado para conseguir esto lo explicaré en la segunda parte de este artículo.

¿Cómo funciona el DRS?

Hoy os voy a hablar del DRS (Drag Reduction Sistem), también conocido como alerón trasero móvil.






En primer lugar, comentar que antes de esta temporada en la que nos encontramos, estaban prohibidos los elementos aerodinámicos móviles, es decir, estaban prohibidos todos aquellos elementos móviles que tuviesen distintos comportamientos frente al aire según su posición.

Dicho esto, paso a decir que tras las múltiples críticas que recibía la Fórmula 1 por la escasez de adelantamientos, la FIA (Federación Internacional de Automovilismo) decidió tomar cartas en el asunto y aprobar un alerón trasero que pudiese reducir la carga aerodinámica del coche que quiere adelantar durante un periodo de tiempo, para así poder ganar velocidad y poder ayudar a adelantar al coche que le precede.


¿EN QUÉ CONSISTE?

Como bien he dicho antes, es un sistema que consigue que el alerón trasero reduzca su resistencia al avance, permitiendo al coche que lo monta ganar velocidad punta. Consiste en la aleta superior del alerón trasero, que se levanta, eliminando así la resistencia que esta ofrecía al aire.

¿CÓMO FUNCIONA?

Cuando el piloto decide usar el DRS, aprieta un botón (o leva, según los gustos de cada piloto), y acto seguido, un sistema hidráulico empuja la aleta superior. Existen varias maneras de usar el mecanismo. Hay pilotos que prefieren pulsar y mantener pulsado hasta que desean desactivarlo, con lo que les basta dejar de pulsar el botón. Otros, en cambio, prefieren pulsar una vez para activarlo, y de nuevo pulsar para desactivarlo, aunque también se desactiva en el momento en el que el piloto pisa el freno.



Aquí os pongo una foto con el DRS desactivado (vía arpem.com):






Y aquí otra con el DRS activado (vía arpem.com):










Con las imágenes se entiende mucho mejor. Podemos ver como con el DRS desactivado, el alerón se encuentra cerrado, mientras que con el DRS activado, se observa claramente la apertura entre las dos aletas.

Hay ocasiones en los que el sistema hidráulico falla (como le pasó a Alonso (29) en el GP de Malasia). Cuando esto ocurre, se activa el sistema de seguridad, que lo que hace es evitar que el alerón se quede abierto, lo que podría ser peligroso, cerrándolo y bloqueándolo en la posición de cerrado.


¿CUÁNDO SE PUEDE UTILIZAR?

Muy bien, el DRS es de libre utilización tanto en los entrenamientos libres como en los entrenamientos de calificación. Es decir, los pilotos, en las sesiones de entrenamientos libres y en la calificación pueden activar cuando quieran el DRS, bajo su responsabilidad.

En carrera, el uso del DRS está limitado. Normalmente fijan un punto exacto donde pueden activarlo, normalmente suele estar en la recta más larga del circuito.

Cuando el coche que persigue se sitúa a menos de un segundo de su predecesor, a dirección de carrera le llega el aviso, y esta enciende una luz en el volante del piloto perseguidor informándole de que puede activar el alerón trasero móvil.

La zona donde se detecta la distancia existente entre perseguido y perseguidor, se sitúa antes de la curva que da paso a la recta elegida para activar el DRS. Y la luz del volante se enciende en el punto exacto en el que se puede activar el alerón. Para entender mejor todo esto, os pongo la siguiente imagen, que seguro, os ayudará a comprender el funcionamiento (vía F1actual.com).

Tened en cuenta que el sentido de giro es el sentido de las agujas de un reloj.

Se puede observar claramente el punto donde se detecta la distancia entre los dos coches (el círculo verde). En ese momento, dirección de carrera ya sabe si el piloto perseguidor puede activar el DRS, y se lo comunica mediante una luz en el volante justo en el momento en el que el coche pasa por el punto exacto de activación (donde empieza el rectángulo rojo).

El sistema se desactiva, como bien he dicho antes, pisando el pedal de freno, soltando el botón (o leva) o pulsando de nuevo el botón (o leva).

Es importante saber que este sistema sólo se puede utilizar en condiciones de pista seca, en el momento en el que aparece la lluvia, esta terminantemente prohibida la activación del DRS, por razones obvias de seguridad.

Bueno, y esto es todo, espero que hayáis podido aprender algo más con este artículo, y que os haya servido para saber un poco más sobre este maravilloso deporte que es la F1. Si tenéis alguna duda, no dudéis en hacérmela mediante Twitter (@godinelli) o bien dejando algún comentario en la entrada.

Un saludo a todos.

La estela del Gran Premio de Australia

El Gran Premio de Australia celebrado el pasado domingo no ha defraudado y ha cumplido con lo que se esperaba de este circuito, un circuito en que siempre se ven carreras emocionantes y en las cuales suele haber alguna sorpresa en el resultado, como fue el caso del tercer puesto de Vitaly Petrov (26) ayer.




 La carrera fue un monólogo de Sebastian Vettel (23), que dominó de principio a fin, desde una salida magistral, hasta una llegada en solitario, pasando por una carrera perfecta, sin un sólo error. ¿Y si fuera verdad eso de que Vettel ha estabilizado su carácter? ¿Sería posible impedir que revalidara su título en el caso de que haya madurado? Son preguntas con una respuesta muy difícil. Dicen que ganar el campeonato te quita esa presión de tener que ganar, y que tranquiliza a los pilotos, aunque ya vemos que hay algunos a los que les es imposible madurar.

El segundo clasificado fue Lewis Hamilton (26). Tuvo una salida menos fácil que Sebastian, pues Mark Webber (35) le atacó por fuera. El piloto británico supo aguantar el interior magistrálmente, y mantuvo de esa manera la segunda posición. Su carrera fue bastante tranquila, pues por delante tenía a un inalcanzable Vettel y por detrás tenía a un Webber con un chasis defectuoso, sí, habéis leído bien, defectuoso. Pese a su carrera tranquila, Hamilton tuvo una salida de pista inexplicable (fruto de su falta de templanza y serenidad) en la que rompió el splitter (parte delantera del fondo plano del coche) de su monoplaza, y le hizo perder carga aerodinámica, por suerte para él tenía a Petrov y no a Alonso (29) detrás.

El mencionado Petrov fue la gran sorpresa. Consiguió su primer podio en la Fórmula 1 tras hacer su mejor carrera desde que está en la máxima competición del automovilismo mundial. En la salida se consiguió colar por el hueco que dejó Button (31), más preocupado de cerrar a Alonso que de hacer un buena salida, y se colocó detrás de Webber, al que adelantó cuando el australiano entró a cambiar ruedas.  Espectacular carrera del ruso que se mantuvo firme y regular de principio a fin.

Fernando Alonso fue cuarto. Una salida un tanto desafortunada le privó del primer podio de la temporada. No salió mal, pero atacó a Jenson por su lado (exterior), y este (empujado por Petrov) echó al asturiano a la hierba. Tocaba remontar, y vaya si lo hizo. Hacía mucho que no veía a un Alonso tan agresivo. El primero en caer fue Kobayashi (24), con una superioridad abrumadora lo adelantó por el exterior en la entrada de una chicane, ESPECTACULAR. La segunda víctima fue Nico Rosberg (25), al que adelantó en la recta de meta. Aquí se lanzó a por Button y Massa (29), que tenían una batalla sin tregua. Nada más cogerlos, Button huyó saltandose la chicane, y dos curvas después, Alonso pasó a su compañero de equipo. Más tarde pasó a Button (por la sanción) y a Webber (en boxes). En el tramo final de carrera intentó acercarse a Petrov, en una maniobra muy de las suyas, trató de poner nervioso al perseguido, al que recortó hasta 1´5 segundos por vuelta, pero que esta vez no obtuvo recompensa.

El quinto clasificado fue Webber, con un chasis defectuoso que hizo que su coche no corriese como debía y tras cometer un error en la vuelta de salida de boxes tras su tercera parada, aprovechó Fernando para adelantar una posición.

Button fue sexto en una carrera en la que la sanción le condicionó totalemente. Detrás de él entró un grandioso Sergio Pérez (21), que hizo una carrera sublime, aguantando todas las vueltas con tan sólo dos juegos de neumáticos, lástima la sanción a Sauber que descalificó tanto a Sergio como a Kamui que acabó octavo.

La mencionada descalificación hizo que Massa adelantase dos posiciones para quedarse séptimo, en otra carrera para olvidar en la que fue de más a menos. Buemi (22), Sutil (28) y Di Resta (24) completaron la zona de puntos mientras Jaime Alguersuari (21), que sufrió un toque en la salida con Michael Schumacher (42) y tuvo que entrar a cambiar el alerón delantero, se quedaba a las puertas de esa zona por la que, seguramente, luche muy asiduamente.



Conclusión

Pues la conclusión que podemos sacar es que la superioridad de Red Bull Racing los sábados sigue siendo absoluta, mientras que en carrera los ritmos se equiparan bastante. Ayer la vuelta rápida la marcó Massa, y la segunda Alonso, y en los tiempos por sector, los dos Ferraris están siempre entre los tres primeros, por lo tanto podemos asegurar que ahora mismo Fernando tiene coche para poder ganar el mundial, pero la evolución de los monoplazas ha de ser continua, sin pausas y acertada, si no, no vale para nada, THIS IS FORMULA ONE.

Sin más me despido, espero que os haya gustado, dentro de poco intentaré hacer algún artículo técnico para que todos aprendamos algo más sobre Fórmula 1.