El «S-Duct» o conducto S

El «S-Duct» o conducto S

La aerodinámica de un Fórmula 1 es extremadamente difícil de comprender al detalle, incluso para los que llevan toda la vida trabajando en ello. A veces las leyes de la física con las que juegan los ingenieros son caprichosas, y no se dejan doblegar fácilmente. Si bien se estudian todos y cada uno de los detalles de un monoplaza para hacerlo eficiente, el diseño de alguna de las partes puede comprometer el rendimiento de otra. Como ejemplo, el diseño del morro determina el rendimiento del fondo plano, pero incluso el mejor de los alerones delanteros puede comprometer el flujo bajo el coche. Y para eso se desarrolló hace tiempo una ingeniosa solución: el llamado «S-Duct».

El suelo del coche es el encargado de generar la mayor parte de la carga aerodinámica, y lo hace debido a la disminución de presión que se produce al acelerar el flujo de aire que circula entre el fondo plano y el suelo. Así que el alerón delantero también se diseña pensando en dirigir el flujo correcto de aire hacia debajo del coche. Aún así, cuando el aire sale del alerón se produce una zona de alta presión bajo el puente del morro que frena el flujo antes de meterse debajo del coche. Esa pequeña turbulencia supone una pérdida de calidad del flujo que circula por el fondo plano, lo que resta carga aerodinámica y por tanto eficiencia.

Para evitar este aumento de presión bajo el coche, se implementó el conducto S, o «S-Duct» en inglés. Se trata de un conducto que discurre por dentro del morro del coche y que dibuja un trazado en forma de S a medida que asciende por el interior de este. Este sistema permite que una parte del aire que se acumula detrás del alerón delantero suba por él y salga por encima del morro justo delante del piloto. De esta forma libera parte de la presión y el flujo que discurre por el fondo plano lo hace de una manera más limpia.

La salida superior del conducto S crea una lámina de aire que ayuda a pegar el flujo que proviene del morro. © Sergi Merino Navarro (elacelerador.com)

Además, el aire que sale por la parte de arriba del morro se acelera y crea un flujo laminar que evita que el aire se despegue del monoplaza debido a la curvatura del morro. Así pues, este sencillo conducto actúa como una especie de igualador de presiones entre la parte superior e inferior de la mitad delantera del monoplaza para que estas no afecten al rendimiento de la zona media y trasera del paquete.

No hay que confundir este conducto con el polémico «F-Duct» que introdujo McLaren, con el nombre de RW-80, en su coche para la temporada 2010. Este sistema, mucho más compleja consistia en un sistema de conductos en forma de «F» que hacía que los monoplazas de woking destacaran en velocidad punta por su ventaja aerodinámica. El piloto, en las rectas, podía tapar un agujero con la pierna que dirigía aire al cockpit, de esta forma todo el flujo se desviaba por otro conducto hacia el alerón trasero. El aire soplado creaba una turbulencia que anulaba la carga aerodinámica del alerón y por tanto el «drag». Así los pilotos podían exprimir el coche al máximo en las rectas y alcanzar mayores velocidades puntas.

La entrada del «F-Duct» con el que McLaren sorprendió en 2010.

El conducto F fue prohibido por la FIA al año siguiente. Sin embargo, el «S-Duct» ha sobrevivido hasta los monoplazas actuales aunque haya sido objeto de estudio por parte de la Federación Internacional en varias ocasiones. Se trata de un sistema común en la mayoria de los coches de la parrilla, si bien los equipos no lo usan en la totalidad de las carreras. No hay que olvidar que además de una función aerodinámica ayuda a la refrigeración del piloto, así que es fácil verlo aparecer en las carreras más calurosas del calendario.

Foto de portada: © Sergi Merino Navarro (elacelerador.com)

 

 

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.