¿Cómo se realiza una prueba aerodinámica?

Continuando con las notas técnicas del IAD referidas a la aerodinámica en un auto de competición, vamos a hablar en esta ocasión como se realizan las mismas. Desde la Fórmula 1 hasta el Turismo Carretera, las diferentes maneras de mejorar un auto aerodinámicamente.

Fórmula 1: 

Como ya hemos contado en los artículos anteriores, el túnel de viento y la simulación CFD son dos de las principales herramientas de desarrollo aerodinámico de un monoplaza de F1. Sin embargo, los resultados extraídos de dichos métodos no serían fiables si no se realizan  pruebas o test en pista. Y sobre ellos vamos a hablar en este artículo.

El túnel de viento y la simulación CFD modelan las condiciones de funcionamiento aerodinámico del monoplaza, que deben ser tan fieles como sea posible a la realidad. Para construir dichos modelos o definir las características del medio, se deben tomar datos cuando el vehículo está en pista, que pasarán a ser referencia para las otras dos herramientas. Si esto no se hace adecuadamente, puede darse el caso de que un buen monoplaza en el túnel de viento sea totalmente inestable en pista.

Herramientas para la obtención de datos.

Tubos de pitos y sensores:

Para ello, los equipos emplean una serie de herramientas que les permiten obtener información sobre el estado del aire alrededor del monoplaza. El primero de ellos es el tubo de Pitot. Este tubo es un sensor en forma de L que se emplea para determinar la velocidad relativa entre el monoplaza y el aire.

Recordamos que, en aerodinámica, esta velocidad importa mucho más que la propia del vehículo. Si el aire se mueve en la misma dirección que el monoplaza, la velocidad relativa será inferior a la que marca el dashboard del volante, mientras que si se mueve en dirección opuesta, la velocidad relativa será mayor.

Los monoplazas llevan un tubo de Pitot sobre la trompa del mismo, pero durante los test se suele incorporar otro sobre la entrada de aire del motor, más alejado de la estela del resto del vehículo.

Con un funcionamiento parecido al tubo de Pitot, nos encontramos con las parrillas de sensores. Estas parrillas, por lo general bastante grandes, están formadas por una cierta cantidad de sondas Kiel. Las sondas Kiel son una variante de los tubos de Pitot, que permiten medir la velocidad y la temperatura del aire incluso cuando no llega en perpendicular a la parrilla.

Estos sensores generalmente tienen un diámetro de menos de 2 mm en su punta. Con estas parrillas, que normalmente se sitúan tras las ruedas delanteras y traseras, al final de los pontones y tras el difusor, se estudia el efecto de la estela de estos elementos.

Por otro lado, sobre las propias superficies de los alerones se realizan una serie de agujeros muy pequeños, donde se instalan sensores de succión. Gracias a estos sensores, se puede detectar si los valores de depresión en la zona inferior de los alerones es la esperada. Como también están operativos durante la carrera, sirven para determinar si algún toque ha podido afectar a la aerodinámica del monoplaza.

Parafina:

Otro de los medios más usuales para estudiar el comportamiento aerodinámico en pista es el empleo de parafina. La parafina es un fluido viscoso, poco denso al que se le da un color muy llamativo, normalmente verde fosforito o rojo. Este líquido se aplica a la zona del monoplaza que se va a estudiar justo antes de salir a pista. Gracias a su largo tiempo de secado y su baja densidad, es arrastrado por el aire a lo largo del vehículo, dejando como resultado “impresos” los flujos de aire sobre su superficie.

El uso de parafina es una técnica muy útil, ya que permite validar visualmente los resultados del CFD. De esta forma, en todos aquellos lugares en los que aparezca parafina de manera uniforme, sabremos que el flujo de aire es laminar y sigue el contorno del monoplaza. Si aparece la parafina pero sus trazos son aleatorios y caóticos, estaremos ante un flujo turbulento, pero aún adherido a la superficie. Sin embargo, en aquellas zonas donde deje de haber parafina, la capa límite se habrá separado completamente del vehículo.

En las zonas donde ocurre el desprendimiento del flujo, los ingenieros deben trabajar para mejorar esa parte, así posteriormente se mejorará el desempeño del monoplaza.

Pruebas en pista.

Una vez que se han montado o aplicado sobre el vehículo los distintos sensores y parafinas, se saca al piloto a rodar para estudiar distintos casos. Uno de los tipos de test más usuales es la prueba aerodinámica en línea recta. Como bien dice su nombre, el piloto realiza una serie de tandas en las que circula en línea recta, a velocidad constante, equivalente a la simulada en el túnel de viento y el CFD, para validar sus resultados. Se realiza un barrido entre distintas velocidades, obteniendo todos los datos que sean necesarios.

Además, ya en circuito, se realizan tandas de vueltas para analizar el funcionamiento del paquete aerodinámico en el paso por curva. Conseguir un monoplaza rápido en curva prácticamente asegura que el piloto esté en la parte alta de la clasificación, por lo que este tipo de ensayos son fundamentales.

Ventajas e inconvenientes.

Ventajas:

• Los datos obtenidos son totalmente fiables, ya que se obtienen del funcionamiento real del propio monoplaza.
• Permiten comprobar la veracidad de los resultados obtenidos mediante las demás herramientas.
• Se pueden realizar modificaciones rápidamente en muchas de las piezas.

Inconvenientes:

• Los demás equipos pueden observar los avances del monoplaza, así como los resultados de las pruebas con parafina.
• La realización del test supone un mayor coste que el empleo de simulaciones CFD.

Turismo Carretera.

En nuestro país, la categoría más importante, que es el Turismo Carretera, también realiza sus ensayos aerodinámicos en pista, no con la cantidad de gente como lo hace un equipo de Fórmula 1, pero los conceptos técnicos son similares. Si bien la adquisición de datos completa no está permitida en un fin de semana de carrera, si lo está para las dos pruebas anuales que se les permite a los TC. Ahí los equipos tienen la posibilidad de realizar pruebas aerodinámicas con los tubos de pitot, la adquisición de datos y la parafina.

También se realizan pruebas de análisis CFD realizado por empresas privadas.

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Pedro Campo

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