Aerodinamica

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Aerodinamica

  1. 1. A. SotillaR. Villalba
  2. 2. La aerodinámica es una rama de ladinámica de fluidos que estudia elcomportamiento del fluido que baña uncuerpo sólido en movimiento. Una delas leyes fundamentales de la dinámicade fluidos es el principio de Bernouilli.La aerodinámica se ha convertido en la clave para el éxito en laFórmula 1 y es por eso que se investiga cada año. Losdiseñadores tienen principalmente dos objetivos a la hora de crearun mono-plaza Conseguir la mayor carga aerodinámica(downforce) y minimizar la resistencia al avance (drag). Elequilibrio entre los dos puede llegar a ser determinante para queun mono-plaza sea o no competitivo.
  3. 3. Los alerones de un F1 operan igual que las alas de un avión peroal revés. Y gracias al principio de Bernoulli produce la cargaaerodinámica empujándolo hacia abajo. La carga aerodinámica esmayor cuanto mayor sea la velocidad del monoplaza. La cargaaerodinámica o downforce permite tener altas velocidades porcurva y pasar de 160km/h a 300km/h.Por ejemplo, la diferencia en configuración aerodinámica entreMónaco (sin tramos rectos y lento) y Monza (alta velocidad puntaalta)
  4. 4. Las turbulencias generadas por losalerones y las ruedas al descubierto, asícomo el flujo de aire necesario pararefrigerar el motor y los frenos ralentizan alos F1.Esta temporada, la reducción del dragcobra más importancia que hasta ahora porla prohibición de repostar combustible encarrera. Al reducir la resistencia al avance elconsumo de gasolina disminuye, por lo quelos equipos trabajan en ello para podercomenzar las carreras con menos kilos ensus depósitos.
  5. 5. Los pontones se usan en los coches para reducir las vibracionesestructurales. Lo que se traduce en estabilidad estructural y facilidad parael piloto, que no temblará tanto por este motivo. Es en los pontones dondese colocan las branquias de refrigeración, los escapes y también las aletasde pontón.Las aletas de Pontón son uno o variosdispositivos aerodinámicos que producenuna gran cantidad de empuje, pero comono es necesario se intenta: Canalizarmejor el aire a los radiadores, separar elflujo de aire a las ruedas traseras, dirigir elflujo de aire al alerón trasero, evacuar elaire caliente de los radiadores y empujevertical
  6. 6. La tapa motor es la parteque se eleva desde lazona “horizontal” de lospontones. No se suelellevar ningún tipo deaditivos aerodinámico,pues no tiene puntosresistentes para latransmisión de fuerzas alcuerpo del vehículo, claroque esporádicamentecolocan algún aletín deestabilización.
  7. 7. El objetivo de del fondo plano es hacer que circule la menorcantidad de aire posible por debajo del coche, para que el dowforcedel monoplaza aumente.La normativa dice que tiene que haber una distancia mínima de 100mm entre el fondo plano y el asfalto.
  8. 8. Uno de los elementos más importantes de un Fórmula 1 queproporciona un tercio de toda la carga aerodinámicaSu principal función es desviar el aire alrededor de los neumáticosdelanteros y se ajusta al estilo de pilotaje de cada piloto parabuscar el equilibrio. El alerón delantero está formado por el planoprincipal y un número ilimitado de secciones por detrás, conocidoscomo flaps.El plano principal y los flaps forman unángulo respecto al flujo de aire ycuanto mayor sea el ángulo mas cargaproducirán. La proximidad a la pista esafecta al rendimiento del alerón y suposición optima es de 75 mm porencima del suelo.
  9. 9. Flaps: Elementos colocados alos laterales del plano principal.Su función es generar apoyoaerodinámico o dirigir mejor elflujo de aire.Sección central: Elementoimpuesto por la FIA parafacilitar los adelantamiento quemide 50 cm de ancho y noofrece apoyo y esta prohibidoinclinarla.
  10. 10. Flexibilidad: Las normas dictan una posición alta de los aleronesdelanteros y los equipo buscan el efecto suelo aprovechando laflexibilidad del alerón con la fuerza del viento. La FIA hace un testpara impedirlo, pero los equipos se las ingenian para pasar loscontroles y que sigan flexionando en la pista.Deriva lateral: Su función esimpedir que el aire superior esinferior se mezclen con elobjetivo de conservar la altapresión encima y la bajapresión debajo
  11. 11. El chasis de un vehículo es la estructura en la que se montan ysujetan los demás componentes. Soporta sus cargas y ofrece unaresistente protección en caso de accidente. El chasis de losFórmulas 1 están compuesto de fibra de carbono.En la construcción de unchasis existen tresparámetros fundamentales:ligereza (proporciona máspotencia y velocidad alvehículo), rigidez (ha de serresistente a impactos) yeconomía.
  12. 12. Su función es solucionar inestabilidades, vibraciones o decaimientosde rendimiento en elementos que están por detrás en el flujo deaire, y como ocurre siempre, son elementos añadidos tras ladetección de una anormalidad en algún sitio posterior.Debido a que cada cochetiene sus “defectos”, acada uno de los tipos queaparecen se les sueleponer un nombreparticular. Ejemplos deello son: tabiques, orejas,aletas…
  13. 13. Los deflectores al contrario que otros elementos aerodinámicos no cumplenla función de generar apoyo o “downforce” es decir no se encargan deempujar el coche hacia abajo. Los deflectores tienen dos funciones:La primera sería la de canalizar el aire hacia los pontones para mejorar larefrigeración.La segunda cualidad sería la de orientar los flujos de aire por debajo delcoche, sobretodo por la zona de los pontones orientando el flujo del airehacia su parte inferior mejorando así el apoyo aerodinámico.
  14. 14. La mayoría de los túneles de viento de la industria automovilísticason una instalación que consiste en un circuito cerrado donde elaire es acelerado por una turbina y que cuentan con una zona enla que se establece el área de pruebas, que es donde secolocarán las maquetas de los vehículos sobre los que se van aefectuar los ensayos.
  15. 15. El aire es soplado o aspirado a través de un conducto equipado con rejillasestabilizadoras al comienzo para garantizar que el flujo se comporte demanera laminar o con obstáculos u otros objetos si se desea que secomporte de forma turbulenta. Los modelos se montan para su estudio enun equipo llamado balanza a la cual están adosados los sensores quebrindan la información necesaria para calcular los coeficientes desustentación y resistencia, necesarios para conocer si es factible o noemplear el modelo en la vida real. Además son empleados otros dispositivospara registrar la diferencia de presiones en la superficie del modelo encuestión.
  16. 16. El túnel de viento sirve para estudiar el comportamiento aerodinámicodel coche: calcular coeficientes aerodinámicos, fuerzas aerodinámicas,centro de presiones y momentos aerodinámicos. A continuaciónveremos como se calculan estos factores y como influyen en laestabilidad y el rendimiento del vehículo
  17. 17. Lo primero que se ha de hacer es unamaqueta a escala del vehículo sobre elque se van a efectuar lascorrespondientes pruebas. Esta maquetase llena de transductores (sensores) depresión por gran parte de su superficie.El objetivo es obtener una distribuciónde presiones a partir de la cual calcularnuméricamente fuerzas.En cada punto de la superficie delvehículo se producen dos fuerzas quetienen que ver con su movimiento en unfluido como es el aire. Una es la fuerzade presión que ejerce el fluido (normal ala superficie) y otra la fuerza derozamiento con el fluido debida a efectosviscosos (tangencial a la superficie).
  18. 18. Dispositivo de salida de aire situado en la parte inferior trasera delcoche con gran influencia aerodinámica. La salida controlada delaire genera una corriente de aire por debajo del coche queproporciona un downforce y por lo tanto el 25% de la fuerza deagarre, crítico en las curvas rápidas.
  19. 19. El aire al ser un material incompresible y el caudal es constante seproduce el Efecto Venturi. En la S1 la velocidad (v1) es pequeña y en S2la V2 es mayor (esto se produce para conservar el caudal). EntoncesVenturi dice que la energía se conserva por lo tanto la presión varía, enla S1 la presión es más grande que en la S2 (los materiales tienden a ir alas zonas de menor presión como el pasa al líquido azul)El funcionamiento de un difusorconsiste en variar la velocidad ypresión del aire para aprovechar lasventajas del Efecto Venturi
  20. 20. Este efecto se emplea en el difusorcomo podéis ver en la imagen. Lapresión es menor mientras el color esmás azul, y mayor si el color es el rojo.El difusor es un secreto entre losequipos y su diseño ha creadomucha polémica debido a laposible ventaja de algunosequipos que los diseñan fueradel reglamento.
  21. 21. Consiste en un ajuste en el alerón trasero, que cambia su formafacilitando los adelantamientos. Los pilotos pulsan un botón enel volante para activarlo. En ese momento, el alerón se abre ensu mitad superior hacia adelante, como un buzón. Esa aperturapermite que se reduzca la resistencia al viento, se reduce lacarga aerodinámica, aumentando la velocidad.
  22. 22. El mecanismo de activación del DRS es el siguiente; cuando elpiloto entra en la zona en la que se permite el sistema, si está amenos de un segundo del coche de delante la FIA activa el sistemaelectrónico para que pueda ser usado. El piloto pulsa el botón quelleva en el volante con dichas siglas. Mediante un sistema hidráulicose mueve la aleta trasera y pasa de estar cerrada a estar abierta.Para desactivarlo hay dos opciones: o pisar el pedal de freno osoltar el botón de activación del DRS, lo que ocurra en primer lugar.
  23. 23. KERS (Kinetic Energy RecoverySystem – Sistema de Recuperación deEnergía Cinética. El dispositivorecupera la energía cinética que estápresente en el calor de desechocreado por el proceso de frenado delvehículo. Se almacena esta energía yla convierte en energía que puedellegar a aumentar la aceleración delvehículo.
  24. 24. Click imágen para vervideo.
  25. 25. Está basado en un volante de inercia (flywheel), es decir, un elementototalmente pasivo, que únicamente aporta al sistema una inerciaadicional de modo que le permite almacenar energía cinética. Estevolante continúa su movimiento por inercia cuando cesa el par delmotor que lo propulsa. Es una pieza cilíndrica que tiene la mayoría desu masa en la periferia, esto hace que su momento de inercia seamuy alto pero una vez hecho el cilindro tiende a girar por si solo ytarda en frenarse.
  26. 26.  http://www.formulaf1.es/4620/aerodinamica-basica-aplicada-a-la-f1/ http://sportadictos.com/2012/10/tecnica-en-formula-1-la-aerodinamica-historia http://es.scribd.com/doc/54546668/Aerodinamica-de-F1 http://www.zamparuedas.com/2009/03/difusores-formula-1-2009/ http://www.todoformula1.net/f1-difusores-de-que-estamos-hablando/ http://www.motorpasionf1.com/formula-1/asi-es-el-difusor-de-un-formula-1 http://www.quinielaf1.com/news/132.php

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