La temporada de F1 2014, no ha sido diferente a otras recientes en cuanto a novedades técnicas impuestas por cambios de normativa. Dichos cambios han supuesto un cambio copernicano en lo que se refiere a la estética de los monoplazas, y esto no ha sido sólo esta temporada; recordemos los cambios en 2012 en las medidas del morro que obligaba a los equipos a practicar el famoso escalón. Hoy, analizamos algunos de ellos.
Esta temporada, la FIA ha ido más allá y obliga a una serie de condicionantes en el morro que obliga a diseñarlo de una forma especial; en nuestra opinión y según hemos visto existen dos grandes grupos de versiones:
- Aquellos equipos que prefieren modificar ligeramente el morro antiguo, para adaptarlo a la nueva Normativa, pero conservando las características de pasadas temporadas:
- Aquellos equipos que han optado por cambiar radicalmente el morro, no sólo para cumplir la normativa, sino para ensayar nuevas prestaciones y efectos aerodinámicos y también dinámicos.
También es cierto que al igual que McLaren, hay equipos que han optado por algo intermedio:
La esencia básica o razón del primer grupo de geometrías es la de mantener lo ya hecho y que lo nuevo no interfiera en exceso o interfiera lo menos posible. Para ello, se ha diseñado el apéndice en cuestión con una forma particular: forma simétrica o de perfil simétrico. De esta forma, se consigue que el aire no se vea perturbado hacia la parte trasera.
En cuanto al segundo grupo de geometrías, hay 2 cosas fundamentales:
- Se ha practicado una abertura en la zona frontal para dejar pasar aire hacia atrás; este aire es necesario para que el suelo y el difusor funcionen como han de funcionar.
- Esta abertura tiene forma de canal de forma que el aire entra por ella y en su interior se produce una depresión que empuja el coche hacia abajo.
Esta segunda razón la podemos apreciar en diversas zonas del coche, por ejemplo: ¿Alguien se ha preguntado por qué el alerón trasero posee esa forma tan peculiar de caja?
Justamente por la misma razón: para que exista flujo de aire a través de la "caja" y se produzca también "down force". El mismo concepto también lo tenemos en zonas como debajo del morro. Dicho concepto también se ha introducido esta temporada en diversos diseños. Aunque otras temporadas ya se usó igualmente.
La otra gran modificación de la normativa, han sido los escapes, así como la ausencia de deflectores aerodinámicos varios, lo cual ha supuesto una variación radical en cuanto a la concepción de la dinámica del aire hacia la parte trasera, así como un cambio radical en cuanto al diseño de toda esa zona.
Antes de entrar en este asunto tan importante y sus repercusiones geométricas y también dinámicas, conviene repasar un poco de aerodinámica.
Aunque parezca mentira el diseño teórico de un F1 es bastante sencillo y es bastante simple hacer un coche totalmente ganador; otra cosa bien distinta, es poner en práctica esto. Esta complejidad radica en el hecho de que debe haber una unión "perfecta" entre la aerodinámica y la suspensión.
Conviene recordar varios puntos para obtener un diseño ganador:
- El suelo del coche ha de funcionar perfectamente; para ello y para que produzca abundante down force, es necesario que circule aire por debajo a alta velocidad.
- Para conseguir este primer objetivo, es necesario que el difusor funcione correctamente.
- Hay que conseguir que no se produzcan turbulencias hacia atrás.
- Hay que intentar que no se produzca una depresión excesiva en la zona trasera.
- El resumen de los anteriores 4 puntos: poder jugar con la down force y con la drag: variar ambas independientemente.
Si se siguen estos 4 pasos obtendremos un coche muy eficaz. En este punto, es necesario hacer una pequeña reflexión:
Sabemos que la aerodinámica es importante, pero hay que recordar que categorías como la Fórmula SAE, gana el equipo cuya dinámica vehicular (suspensión y motor) sea mejor. Los últimos años los primeros clasificados han sido coches con motor eléctrico, y no han ganado por tener una aerodinámica espectacular sino por ser eléctricos con todo lo que ello conlleva. Esta temporada la aerodinámica se ha restringido, el motor y todo el tren motriz ha pasado a tener mucha relevancia, si no la mayor. Recordar la existencia de los 2 recuperadores de energía cinética y la problemática de su uso adecuado, por no decir nada de los problemas de la autonomía y capacidad de acabar la carrera con el combustible permitido. Como siempre, una buena unión, es la mejor de las soluciones. Hablaremos más adelante.
Pero nos encontramos con muchos problemas esta temporada; entre otros, la ausencia OBLIGATORIA de wing beam: el pequeño alerón que se situaba encima del final del difusor, y que permitía mejorar la eficiencia de éste.
La eliminación de esta pieza, unida a la posición del escape, ha llevado a los equipos a estudiar diversas alternativas y optimizar diversos métodos:
- Zona frontal y lateral de los pontones: aprovechar el efecto Coanda, de nuevo.
- Monkey Seat.
Veamos cada uno de ellos:
1. Los equipos alteran la geometría del pontón, haciendo que sea más grande o más pequeño, en función de las necesidades del caudal de aire que debe pasar por ellos, para así poder refrigerar adecuadamente el motor y los radiadores; es un tema clave pues se necesita mucha refrigeración para esta temporada 2014, ya que hay que refrigerar muchas cosas. Hacer un pontón más grande, implica menos velocidad punta; de ahí que los equipos varíen sus geometrías en función de las pruebas y de los requisitos.
Por la parte frontal y lateral de los pontones, podemos colocar los denominados "barge board", cuya finalidad es que el aire que incide se adhiera al propio pontón. De esta forma y gracias al efecto Coanda, podemos encauzar el flujo de aire allí donde se necesita: la parte superior del final del difusor.
La zona marcada en rojo, es justo la zona donde el flujo de aire debe llegar; si conseguimos esto, tendremos mucha ventaja. Conseguirlo como podemos suponer no es fácil.
Esta es una de las esencias de un buen diseño: hacer que flujo de aire llegue a esa zona.
Si observamos un F1 de frente no habrá forma alguna de poder ver la parte trasera, ni mucho menos el final del difusor señalado. De esta forma, los ingenieros de F1 se las tienen que ingeniar para trasladar el aire que empieza a tocar el coche por la parte frontal, hasta justo la zona anteriormente indicada. No es tarea fácil en absoluto.
2. Se trata de un pequeño sistema colocado justo a la salida de los gases de escape, cuya primera función era producir cierto "down force". Esta temporada dada su localización, aprovecha el flujo de aire y el flujo de aire caliente que sale por los escapes para realizar el mismo objetivo. Cada equipo ha diseñado un sistema diferente, en función siempre, de las características del coche:
Otro de los métodos que los equipos tienen para aumentar la eficiencia del coche, es reducir la baja presión que se produce detrás de él. Esta depresión es una especie de burbuja que succiona el coche hacia atrás, haciendo que tenga más resistencia y por tanto, reduciendo su velocidad máxima.
Para conseguir esto, recurrimos a rellenar con aire, dicha zona de baja presión. ¿Cómo introducimos aire a esta zona y de dónde?
1. Mediante aire que sale de los pontones, provenientes de la refrigeración. Los equipos han optado por diferentes formas de conseguirlo y diferentes geometrías, pero todas constan de una salida en la parte trasera.
Este aire a introducir, es posible tomarlo de otras zonas, además de los propios pontones.
2. Mediante el aire que sale de los escapes. La posición particular retrasada de los escapes, permite justamente esta introducción de forma bastante sencilla. Una introducción adecuada, es ayudada por el propio "monkey seat", haciendo que el aire se "difumine" en la zona objetivo:
Sabemos que los escapes soplados, así como el ·wing beam· están prohibidos. Básicamente eran los 2 métodos que se tenían para aumentar la eficiencia del difusor. Esta temporada, se puede usar el aire que sale de los pontones, para dirigirlo a la misma zona e intentar conseguir en cierta forma, el mismo objetivo que con los 2 sistemas prohibidos.
En una entrevista en El Mundo Deportivo en el mes de Diciembre, comenté que tal vez los GP2 hicieran tiempos parecidos a los F1 de esta temporada, dadas las restricciones aerodinámicas y de motor que la categoría tiene. En realidad las cosas no han ido tan mal, pero tampoco bien. En la última jornada de tets de Bahrein, 8º. Esteban Gutiérrez (Sauber): 1:37. 303, 9º. Sebastian Vettel (Red Bull): 1:39.708, 10º. Jenson Button (McLaren): 1:38.111, 11º. Kamui Kobayashi (Catherham): 1:38.391, 12º. Romain Grosjean (Lotus): 1:39.302. Sus tiempos no son muy muy diferentes a los de GP2 en la pasada temporada en que la pole estaba en 1:39.
Esta temporada los F1 son más rápidos en cuanto a velocidad punta (entre otras cosas pues poseen menos carga aerodinámica) pero su paso por curva es más lento (por la misma razón), y de esta forma los tiempos por vuelta han empeorado. Ferrari la pasada temporada obtuvo en Bahréin una velocidad máxima de 313 km/h, mientras que esta, ha alcanzado 336 km/h. ¿A qué es debido esta diferencia de velocidades?
- El DRS abre 5 cm más. La abertura entre ambos planos ahora es de 15 mm, con lo que la resistencia es menor. La velocidad aumenta unos 15 km/h, mientras que la temporada anterior aumentaba en torno a 10 km/h.
- El motor tiene más par e igual potencia. El piloto tendrá que controlar el acelerador, sobre todo a la salida de curva para no derrapar, con todo lo que ello conlleva.
- Los neumáticos son más duros para poder trasladar el par del motor a las ruedas. Ello implica menos agarre.
- Los coches pesan más.
Hablando de equipos y de Red Bull en particular, la refrigeración y por tanto fiabilidad será su problema. Adrian Newey como no podía ser de otra forma al menos teóricamente, intenta afinar la parte trasera de sus coches aprovechando el flujo de aire frontal para trasladarlo donde se requiera. Ello comporta irremediablemente que la caja o espacio que contiene motor y demás cosas se reduzca, haciendo que su refrigeración sea cuanto menos complicada. En esta foto, vemos esta característica diferenciadora y "arriesgada" de Newey:
Es como hemos señalado algo arriesgado, pero una cosa está clara: si funciona, ¡gana!.
A estas alturas ya de temporada, no es fácil corregir posibles fallos de diseño que quizás tienen ya que implica un rediseño global del coche, con el tiempo dinero y esfuerzo que ello requiere. No es fácil, pero seguro lo están ya haciendo y se verán innovaciones paulatinamente.
Todos recordamos el inicio de la GP2, en que habían carreras que acababan un puñado de coches. La fiabilidad de ciertos elementos como alternadores e incluso los propios motores (los equipos se quejaron incluso creo recordar que a Mecachrome), unido a que los neumáticos se desgastaban rápidamente, hizo que los equipos tuvieran muchos muchos problemas para acabar carreras. Esta temporada de F1, para no asistir al mismo hecho, los equipos tendrán que considerar el hecho de tener una buena refrigeración, sobre todo en circuitos de altas temperaturas.
Existe otro aspecto muy importante que es el hecho de tener una capacidad máxima de combustible en los coches. Este máximo se sitúa en 100 Kg, aproximadamente, equivale a 130 litros de combustible. Es prácticamente la mitad de combustible que otras temporadas. Si el F1 actual consumiese una media de 70 litros a los 100 km, tal y como hacían antes, en Australia recorrerían apenas 185 km. Se quedarían sin combustible habiendo corrido un poco más de media carrera.
Está claro que los motores giran a menos rpm y tiene menos cilindrada con lo que consumen menos, pero de cualquier forma, los equipos y pilotos tendrán que controlar el consumo. El motor sólo podrá ir a tope ciertas partes o momentos de la carrera y en clasificación, puesto que en caso contrario el consumo será excesivo.
Cabe señalar también a Williams, por 2 razones:
- Su geometría esbelta. En nuestra opinión y seguramente también debida a los antecedentes profesionales, posee un coche extremadamente bonito:
En nuestra opinión, el diseño del morro es fino, bonito y el que más se acopla a la filosofía de un buen diseño aerodinámico. Bien es cierto que sin innovaciones técnicas "visibles", pero al menos teóricamente, eficiente. Todo el conjunto, desde la punta hasta la toma de admisión, cumple esta regla no escrita.
También es claro que han conseguido una magnífica unión entre motor, neumáticos, suspensión y aerodinámica. Es éste un cocktel ganador. Qué buena suerte ha tenido Massa….
El equipo Mercedes por una parte posee un motor que rinde bastante más potencia que el resto de equipos. Está claro que si el resto de equipos tendrán que controlar el gran par que ofrecen los motores, Mercedes, tendrá que controlarlo más si cabe. Pero mayor potencia, es mejor en definitiva.
En el paddock se habla que Mercedes puede tener hasta casi 100 caballos más de potencia que Ferrari por ejemplo. Siendo motoristas esencialmente Ferrari, deberían estar asustados cuanto menos….A tenor de los tiempos efectuados en pretemporada, es uno de los equipos a batir, seguro.
Queríamos hacer también mención de las novedades e innovaciones técnicas y es que McLaren ha incorporado una novedad que en nuestra opinión marcará época al igual que lo hizo el doble difusor, escapes soplados y similares.
Se trata en resumen de diseñar la geometría de los brazos de suspensión traseros de forma que el coche, al frenar al acelerar y en definitiva al variar su carga aerodinámica, se muevan entre sí, haciendo que pase más o menos aire entre ellos. Ello comporta, dada su situación física, que el difusor actúe más eficientemente; ya que el "wing beam" y los escapes soplados están prohibidos, McLaren ha incorporado este sistema para intentar conseguir el mismo objetivo. Absolutamente genial idea:
Podéis ver unos videos al respecto de Enrique Scalabroni en la web de Peter Windsor
Por último, queremos mencionar algo que no se ve. La aerodinámica es algo que se ve y por tanto, se pueden decir muchas cosas al respecto pero existen como dijimos en el caso de la Fórmula SAE, otros factores igualmente decisivos para un coche ganador, y que no se ven. Son todas las relativas a la suspensión, así como a la distribución de pesos en el coche. Recordemos por ejemplo el mass dámper, el tercer amortiguador, la deflexión "legal" de ciertos elementos, etc…. Eran sistemas vanguardistas que dieron títulos y que permanecían ocultos.
Podemos obtener un coche con una amplia gama de valores de "down force" y de "drag", pero si no tenemos una suspensión que sea capaz de trasladar dichas fuerzas aerodinámicas así como las fuerzas del motor a las ruedas, el coche no será efectivo. Más si cabe esta temporada, en la que tenemos gran par de motor. Quién sabe qué tendrán los coches en su interior. Seguro que lo iremos sabiendo a lo largo de la temporada e iremos explicando lo visto, sus ventajas y sus efectos.
En nuestra opinión, las bases sobre las que los equipos tendrán que trabajar son:
- Conducción adecuada: para reducir el desgaste de los neumáticos, reducir el consumo de combustible, acelerar cuidadosamente.
- Una buena gestión de los recuperadores de energía.
- Reducir el consumo de combustible: tener suficiente con 100 kg.
- Una adecuada refrigeración.
- Una buena unión entre aerodinámica, suspensión, motor y neumáticos.
Vamos a asistir a una nueva F1 quizás menos espectacular en cuanto a novedades técnicas, pero seguro apasionante por las estrategias, ya que los equipos punteros tenderán a apretar al inicio y hacer hueco. Después mantenerse, ahorrar combustible y no romper. A diferencia de otros "tiempos", el piloto tendrá mucho que decir aunque como dice el refrán: un coche es tan fuerte como la suma de sus partes, pero no es menos cierto que es tan débil, como la más débil de sus piezas.
Quizás también podamos disfrutar de alguna sorpresa. Sólo sabremos dónde está cada equipo, una vez se levante el telón de Australia. A partir de ahí, podremos hablar con más rotundidad y conocimiento. Os prometemos hacerlo.
SOBRE LOS AUTORES
Enrique Scalabroni (Alta Gracia, Córdoba, Argentina, 1949) es un reputado técnico que inició su dilatada trayectoria en 1974, cuando diseñaba monoplazas con motor bicilíndrico de motocicletas en su país natal. Durante varios años trabajó en prototipos Avante de Fórmula 3 que cosecharon éxitos como el campeonato que venció Eliseo Salazar antes de 'mudarse' a Europa. También Scalabroni tomaría el mismo camino, pero antes trabajó con los equipos oficiales de Renault y Ford en F3, adonde fue ingeniero de pista y, en el caso de la marca del óvalo, también desarrolló coches del TC2000.
En 1982 decidió marcharse a Europa, adonde ha vivido sus años dorados. Desde 1982 y hasta mediados de 1985 trabajó para Dallara Automobili, para la que desarrolló, entre otros coches, el primer F3 construido en materiales compuestos. Desde allí dio un gran salto en su trayectoria profesional, para recalar en el equipo Williams de Fórmula 1. A las órdenes de Patrick Head, diseñó coches desde su planteamiento y trabajó con detalle en suspensiones, carrocerías y chasis, con actividad en túnel de viento y diseño de la primera caja de cambios transversal del equipo. Esta época, que fue excelente para Williams con dos títulos mundiales consecutivos en 1986 y 1987.
Ferrari fue la siguiente casa de Scalabroni. Allí fue diseñador jefe de los proyectos 641/1 y 641/2, con el que Alain Prost fue subcampeón del mundo en 1990, y luego dirigió el departamento técnico de Ferrari en Guilford cuando John Barnard abandonó la Scuderia. Aquella estructura era muy onerosa y los resultados tampoco acompañaron, por lo que Scalabroni recaló en el equipo Lotus como director técnico de cara la temporada 1992. Sin embargo, un nuevo reto llegó a la mesa del técnico argentino: trabajar con Tim Wright en el equipo Peugeot Sport, donde fue ingeniero de desarrollo del 905 y responsable también del 906.
Con la retirada de Peugeot, Scalabroni trabajó en una multitud de proyectos, desde modelos de calle de la marca De Tomaso hasta el Coloni CN1 de la Fórmula Nissan con la que Fernando Alonso ganó el campeonato de 1999. Más tarde trabajó como ingeniero consultor en Williams Proyectos Especiales, centrado en la última evolución del Laguna del BTCC. Su retorno a la Fórmula 1 se fraguó con Asiatech, compañía de la que fue director técnico en el desarrollo de los motores que montaron Minardi y Arrows.
De nuevo fuera de la Fórmula 1, fue fundador, director general y presidente de BCN Competición, un equipo que participó durante dos años en Fórmula 3000, otro más en la Fórmula 3 española y cuatro temporadas más en GP2, antes de vender la estructura a los portugueses de Ocean en 2008. Desde entonces trabaja como consultor freelance, con trabajos en equipos de FIA GT y diseños incluso de helicópteros ligeros.
Timoteo Briet (Castellón, España, 1966) es Licenciado en Matemáticas y Doctorando en Ingeniería Industrial. Ha trabajado en GP2 y F3 y participado en innumerables proyectos de diseño y optimización de coches (Fórmulas monoplazas para circuito, coches de Rallys, Deportivos, Coches turismo), de igual forma ha participado en optimización de motos de competición (125 cc de Aprilia – 2009), también en el diseño de autocares de largo recorrido y bajo consumo Tata Motors. Pertenece a un grupo de investigación y el desarrollo de la teoría de aero-post-rig; Lap Time, Ecuaciones de Navier Stokes, diseño Túnel de Viento, etc. Es Profesor en Másters de Ingeniería de Competición en España, Sudamérica y (Le Mans) Fancia, etc…
