La angulación de un coche o Rake

La angulación de un coche o Rake

La Fórmula 1 es un deporte en que cada centésima cuenta, y los equipos buscan recortar tiempo al cronómetro de mil formas. Para ello, usan la ingeniería para doblegar la física a su favor. En esta ocasión hablaremos sobre cómo las escuderías tienden a inclinar los coches para generar un ángulo entre los dos ejes del coche y el suelo. Lo que se conoce en inglés como “rake”.

Como ya os contábamos en otros artículos, la carrocería de un F1 genera una parte importante de la carga aerodinámica encargada de pegar el coche al asfalto pero, a la vez, puede generar resistencia al avance o ”drag”. Una configuración agresiva en los alerones nos hará ganar carga, pero también nos generará ese temido “drag”, que acabará penalizando nuestro tiempo en las zonas de más velocidad.

Lo ideal para evitar este fenómeno sería disponer de un sistema de aerodinámica activa como la que equipan muchos de los superdeportivos de calle actuales, pero el reglamento actual prohíbe el uso de superficies móviles a excepción tan solo del DRS. Por tanto, se debe jugar con otros aspectos del monoplaza para intentar equilibrar la relación carga-resistencia de un coche.

El ángulo entre el fondo plano del coche y el suelo, es el que llamamos “rake”.

Para tal propósito algunos equipos levantan el coche de la parte trasera, con una suspensión algo más alta y blanda para que se forme un ángulo de unos pocos grados entre el coche y el suelo. Ese ángulo es el “rake” y funciona como un muelle que hace variar la aerodinámica del coche según su velocidad. Una suerte de truco de magia, que se sirve de la fuerza del aire que choca contra el coche. Así, toda su carrocería actúa como un ala inteligente que se mueve siguiendo la velocidad del coche y genera más o menos carga en función de esta.

En las zonas más lentas y reviradas, el flujo de aire que circula por encima del coche es más pequeño. Por tanto, un coche con la parte de atrás más elevada y los alerones más inclinados, hará que se genere más carga y por tanto mejor agarre. Lo que en zonas de curvas, nos dará ventaja. Sin embargo esa configuración trasera más elevada puede generar demasiado “drag” en las zonas rápidas, donde el flujo de aire es mucho mayor.

En esta imagen se aprecia como el Red Bull tiene el fondo plano muy inclinado hacia adelante.

Para contrarrestar ese aspecto, se puede equipar una suspensión trasera un poco más blanda de lo normal. Si bien esto podría suponer algo menos de estabilidad en curva, esta queda compensada con el extra de carga que genera una parte trasera alta. Pero una suspensión blanda, además, hará que el coche sea más susceptible a los cambios de presión. De esta forma en las zonas rápidas y con un flujo de aire mayor, la presión sobre la parte trasera también será más alta. Esto hará que la suspensión trasera se comprima y el coche baje. Así, los alerones quedarán algo más planos y el drag será menor.

Este sistema, pues, permite que el coche se comporte diferente según la zona del circuito para mejorar así su rendimiento. Algunos equipos lo usan más que otros, dependiendo de la eficiencia general de su paquete aerodinámico o motor. Siendo, por ejemplo, Red Bull uno de los equipos más agresivos con el “rake”, mientras que Mercedes, con un motor más potente y una eficiencia aerodinámica suficiente, puede permitirse un coche más plano. Que les dotará de más de estabilidad al poder llevar una suspensión más dura y con más respuesta en curva.

Otros equipos optan por configuraciones mucho más planas y neutras.

El equilibrio entre ambas configuraciones es difícil de encontrar y fuerza a las diferentes escuderías a tener que elegir entre suspensiones más rígidas y estables o angulaciones más altas y más carga. Es por este y muchos otros factores que algunos circuitos se adaptan más a unos coche u otros y las diferencias entre los equipos se ajustan más o menos. La igualdad, en este caso, queda en manos de los ingenieros.

El Efecto Coanda y la magia de las curvas

El Efecto Coanda y la magia de las curvas

En los coches de competición actuales, las leyes de la física son puestas a prueba para ser cada vez más rápidos. Ya os hemos hablado en artículos anteriores, como “Alerones para 2019: Qué es el “outwash” y por qué no acaba de gustarnos” y “El truco está en el fondo“, sobre la aerodinámica para hacerla un poco más accesible. Y hoy os hablaremos sobre uno de los fenómenos que hace todo esto posible: el efecto Coanda.

Tomaremos como ejemplo los F1 actuales. Todo su diseño incluyendo alas, fondo plano, difusor, aletines y, en general, cualquier parte de la carrocería forma parte de un conjunto que sólo funciona cuando todas las piezas lo hacen. Si nos fijamos en la carrocería de uno de estos coches nos daremos cuenta de que es muy difícil encontrar un superficie plana o angular, y de que su perfil tiende a dibujar sutiles curvas. Pues bien, cada una de esas curvas ha sido diseñada para mejorar el rendimiento al máximo.

La carrocería de un Formula 1 dibuja curvas sutiles, todas ellas estudiadas y probadas.

Todas esas curvas están pensadas para favorecer a un fenómeno que se explica gracias, otra vez, a la ecuación de Bernoulli, que ya os explicamos anteriormente. Esta dice, básicamente, que un fluido disminuirá su presión a medida que se acelere. Debido a eso, ante un flujo de aire constante, la parte del fluido que esté en contacto con una superficie lisa y paralela a este tendrá tendencia a pegarse a ese plano, porque ganará velocidad y por tanto perderá algo de presión. Si curvamos ligeramente esta superficie, podremos incluso dirigir el aire a nuestro antojo para que incida, por ejemplo, en un alerón. Este fenómeno es conocido como efecto Coanda.

Las curvas en la carrocería también predominan en otras categorías.

Si vemos un monoplaza desde arriba notaremos que, desde sus pontones laterales hasta la parte del escape, este describe una forma parecida a una gota de agua, que sería la forma ideal para favorecer este efecto sin generar demasiado “drag”. Cuando el aire choca contra nuestro coche, se genera un flujo turbulento por la incidencia del alerón delantero. Este está pensado para “apartar” el aire y así minimizar el efecto que puedan tener las ruedas, llevando una parte hacia abajo para que el fondo plano cumpla con su cometido. Después de esto, el aire es recogido con aletines situados más atrás, para que vuelva a fluir sobre nuestra carrocería y poder redirigirlo mediante ligeras curvas a donde pueda ser útil para pegar el coche al suelo.

El efecto Coanda explica porqué la forma de los coches parece que fluya hacia la parte posterior: porque igual que estas formas el aire se moverá de una forma controlada para producir esa magia invisible, que es la aerodinámica, y que puede suponer la diferencia entre encontrar un impedimento y conseguir una ventaja. Y todo eso gracias a la magia de las curvas.

El coche se va estrechando hacia el escape para redirigir el aire a su parte trasera.