Si habeis leido la primera y segunda parte de esta entrada, seguramente habreis aprendido muchas cosas nuevas sobre esta ciencia, pero aun asi lo más probable es que os quedeis con las ganas de saber más, de entender algunas cosas como por ejemplo porqué vuelan los aviones, porque un F1 se parece a todo menos a una gota de agua etc...
Pues bien, os pongo a modo ilustrativo el Fórmula 1 McLaren Mercedes MP4-24, es el que va a competir este año 2009. Si os fijais, no se parece en nada al F1 del año, pasado, de hecho todos los demás equipos han presentado modelos totalmente distintos al año pasado. ¿Porqué?Pues porque los diseñadores de la F1 no pueden hacer lo que les de la gana, tienen que cumplir ciertas normas de diseño y no pueden salirse de ellas o son automáticamente descalificados. Por poner un ejemplo, una de las normas aerodinámicas que más diferencian un F1 de cualquier otra competición automovilistica (24h de Le Mans, Rallyes, Karts, dragsters etc) es el hecho de que las 4 ruedas del coche tienen que estar totalmente al descubierto, no pueden llevar desviadores de flujo para disminuir el drag. ¿Drag?... pues sí, el drag es el término inglés que en español significa "resistencia".
De hecho, el término Cd que ya os expliqué, son las siglas en inglés de "drag coefficient". Y aquí es donde aparece la segunda razón del aspecto de un F1: no todo en aerodinámica es drag, del mismo modo que no todo en matemáticas es álgebra. Hay otro coeficiente sumamente importante llamado "lift coefficient" o Cl, que en español es algo asi como coeficiente de sustentación. Éste es el responsable de que los pájaros y los aviones vuelen, y en el mundo de la competición es un parámetro vital para el éxito de un bólido de carreras pues su función es crear una fuerza perpendicular al movimiento del objeto:
Lo que vemos en la fotografia es el ala de un avión (que no es otra cosa que una gota de agua inclinada) y tres fuerzas que se producen sobre el ala cuando atraviesa el viento. La primera fuerza es la de resistencia, la cual nos frena. La segunda es la de sustentación, perpendicular al movimiento; y la tercera es la fuerza total, es la suma de las dos anteriores. La fuerza de sustentación se produce por lo siguiente:
Para entender esta imagen, teneis que pensar en un bombero que esta apagando un incendio con una potente manguera. Al expulsar el agua a alta velocidad, se produce una fuerza que empuja al bombero hacia atrás, incluso algunas veces tienen que sujetar la manguera entre dos para que no se les escape. Ese es el principio de acción-reacción (tercera ley de Newton), y es en el que se basan los sistemas de propulsión a chorro, como por ejemplo los pulpos al huir o los motores de las naves espaciales:
En las alas ocurre lo mismo, el aire se "empuja" hacia abajo, creando una fuerza contraria a ese empuje que crea la sustentación. Otra forma de explicar esta sustentación es mediante el principio de Bernoulli, el cual dice que si un líquido empieza a desplazarse más rápido, para conservar su cantidad total de energia (primera ley de la termodinámica) tiene que disminuir su presión. Por lo tanto en la parte superior del ala el aire empieza a circular más rápido y se forma un "vacio" que chupa el ala hacia arriba, y en la parte inferior se forma una zona de alta presión que empuja el ala hacia arriba
En la imagen de arriba vemos como varía la velocidad del aire a lo largo del ala. En la siguiente imagen vemos el gradiente de presión:
El azul significa alta presión (baja velocidad) y el rojo significa baja presión (alta velocidad). Las alas de los aviones produce sustentación positiva, mientras que los alerones de los coches de carreras son alas al reves que producen sustentación negativa (tambien llamada "downforce") y que pegan el vehiculo al asfalto como una lapa para que no se salga en las curvas y pueda ir a mayores velocidades con seguridad. En la F1 el agarre al asfalto es algo vital, por eso todos los equipos intentan buscar agarre aerodinámico como sea, y por eso en los ultimos años se han empleado infinidad de minialerones y aletines por todos lados. Este año 2009 se han prohibido todos esos aletines y solo se permite el uso del alerón delantero y trasero.Ahora bien, al emplear alerones, aletines y demás artilugios para conseguir downforce, a cambio aumentamos el drag. Tanto es asi que la resistencia aerodinámica que crea un F1 es tan sumamente alta, que si pusieramos en su lugar un ladrillo del mismo tamaño (mas bien seria una piedra de las de la pirámide jejeje), ofreceria la misma resistencia. Por lo tanto lo que se persigue es aumentar al máximo el downforce y disminuir al mínimo el drag, por eso se suele utilizar mucho el término L/D (Lift/Drag). Cuanto mayor es esta relación, más depurada es la aerodinámica de un bólido de carreras. Y en esto los mejores son los coches de Le Mans, pues con menos potencia que un F1 consigue velocidades similares. Os presento el único equipo español de Le Mans, el Epsilon Euskadi:
Entonces, ¿necesita mi coches un alerón? La respuesta es NO. Un alerón no mejora la aerodinámica, en la mayoria de los casos la empeora aumentando el consumo etc, y si circulamos a velocidades normales, no se necesita el mismo agarre que un coche de carreras. De todas formas hay una forma de aumentar el downforce sin aumentar el consumo y sin necesidad de alerones. Lo presentaré en el siguiente (y último) artículo de esta serie.
Continuación: Aerodinámica, aquella incomprendida IV
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