¿Qué es y cuál es la función de un alerón delantero?

Un alerón delantero es un elemento aerodinámico que permite generar carga aerodinámica.

Es el primer elemento del monoplaza que entra en contacto con el aire, es por esto que este apéndice aerodinámico es de vital importancia, ya que determinará cómo se mueve el aire a través del coche, ya sea por los lados, por la parte superior o la inferior.

El coste total de cada alerón delantero está entre los 150.000 y los 200.000 €.

Un alerón delantero es un elemento aerodinámico que permite generar carga aerodinámica. Es el primer elemento del monoplaza que entra en contacto con el aire, es por esto que este apéndice aerodinámico es de vital importancia, ya que determinará cómo se mueve el aire a través del coche, ya sea por los lados, por la parte superior o la inferior.

Su función es redirigir el flujo de aire para evitar los neumáticos porque éstos crean muchas turbulencias y resistencia aerodinámica. Además también sirve para generar carga aerodinámica y vórtices, los cuales ayudarán a dirigir el aire a través del coche y a crear aún más carga aerodinámica. Por último, el alerón delantero también sirve para convertir el flujo turbulento en laminar para que el aire sea más fácil de manejar.

La parte frontal del coche tiene una gran importancia en la creación de carga aerodinámica porque determina cuál será el camino a seguir del flujo de aire.

Estudio aerodinámico de la parte delantera de un Fórmula 1

La parte frontal del coche tiene una gran importancia en la creación de carga aerodinámica porque determina cuál será el camino a seguir del flujo de aire.

La parte frontal de un Fórmula 1 se caracteriza por dos elementos, los neumáticos y el alerón delantero.

Alerón delantero de un F1

El alerón delantero tiene varios objetivos.

  • Crear carga aerodinámica: el alerón delantero sirve para generar downforce, pero este no es su objetivo principal.
  • Modificar la trayectoria del flujo de aire a través del coche y generar vórtices: ésta es el objetivo principal de un ala delantera. Esta ala genera carga aerodinámica a través de todo el coche, la cual es al rededor del 40% del downforce total del coche. En este 40% también se incluye la cantidad de carga aerodinámica que se genera en el fondo plano gracias al alerón delantero, pues éste genera vórtices que sellan el fondo plano.
  • Evitar a los neumáticos: los neumáticos crean muchísima resistencia aerodinámica, ya que crean muchas turbulencias. Una función del alerón es evitarlos para aumentar la eficiencia del F1
  • Tratar de ordenar el flujo de aire: el flujo de aire puede ser turbulento si dos coches están muy juntos, pues el coche de delante crea turbulencias, las cuales le afectan al de atrás, una función del alerón delantero es transformar el flujo turbulento en laminar.

El alerón tiene una desventaja que se llama resistencia aerodinámica, esto hace que sea uno de los elementos del Fórmula 1 que más drag genera.

Estos alerones están compuestos por:

Estos alerones están compuestos por:

  • Un «main plane» o plano principal qué es la base del alerón. Este plano principal se intenta que vaya los más bajo posible para potenciar el efecto suelo y así ganar carga aerodinámica, pero a veces no puede ir tan bajo porque existen muchos baches que harían que el ala tocase el suelo pero cada cada circuito es diferente y por ello la altura varía según el circuito.
  • Un «foot plate»: que permite generar vórtices que evitan que el aire vaya al neumático, ya que este elemento redirige el aire para que fluya a través de las ruedas.

Un neumático cubierto siempre conllevará muchísimas ventajas aerodinámicas.

  • Un «curved vane»: este elemento sirve para redirigir el aire que pasa a través de los winglets. El aire que pasa a través de ellos es evacuado a la zona exterior del alerón para que evite el neumático.
  • Un «endplate»: Los endplates son elementos muy comunes en un Fórmula 1, se pueden encontrar también en el alerón trasero o en los winglets. Son estos objetos perpendiculares al suele que tienen como objetivo evitar que la zona de mayor presión vaya hacia la de menor (el aire siempre tendrá a igualar presiones en una ala, por lo tanto, la zona de mayor presión tiende a ir a la de menor, para más información consulta nuestro artículo sobre los vórtices) porque actúan como separadores entre una zona de alta presión y otra de baja.
  • Unos «winglets» o aletines: estos elementos sirven para generar carga aerodinámica. Además también sirven para que el aire evite el neumático porque su ángulo de ataque está estudiado para que el aire fluya por la parte superior del neumático. Date cuenta de que éstos también tienen endplates. El conjunto de estos winglets se le llama cascada de winglets o «cascade winglets», que está sujeta gracias a unos pilares con forma aerodinámica llamados «cascade support vane». Hay varios winglets separados entre sí para evitar que se produzca la separación de la capa límite.
  • Unos elementos llamados «fence»: estos elementos se sitúan en la zona inferior del alerón y tienen como objetivo redirigir el flujo de aire y transformar el flujo turbulento en uno laminar, además también crean vórtices que se utilizarán para mejorar el rendimiento del monoplaza.

Unos elementos llamados "fence": estos elementos se sitúan en la zona inferior del alerón y tienen como objetivo redirigir el flujo de aire y transformar el flujo turbulento en uno laminar, además también crean vórtices que se utilizarán para mejorar el rendimiento del monoplaza.

  • Unos «flaps» qué sirven para generar carga aerodinámica y evitar los neumáticos mediante su inclinación. Estos flaps están divididos para evitar la separación de la capa límite. Además, todos acaban en forma de punta porque generan el vórtice más importante del Fórmula 1, el vórtice Y250. Se llama así porque este vórtice está a 250 mm de la zona central del alerón.
  • Unos «nose pylons» que son los pilones que unen el alerón delantero al F1, tienen forma aerodinámica para reducir la resistencia al avance del coche.

Neumáticos delanteros de un Fórmula 1

Los neumáticos son uno de los elementos que más drag generan. Esto es así porque son una especie de «paredes» que no tienen ningún beneficio aerodinámico, más bien son un incordio porque no generan carga aerodinámica y producen muchísimo drag y turbulencias que afectan a la aerodinámica de la parte trasera del coche.

En otras categorías como en campeonatos de GT o en la Fórmula e ésto no es un problema porque las ruedas van tapadas. La Fórmula 1 y la gran mayoría de categorías de monoplazas como la Indycar o la F2 tienen los neumáticos al descubierto por normativa. Para eliminar este problema los equipos tienen que ingeniárselas para crear alerones delanteros que redirijan el aire al rededor del neumático, esto conlleva que los alerones sean muy complejos y sofisticados.En otras categorías como en campeonatos de GT o en la Fórmula e ésto no es un problema porque las ruedas van tapadas. La Fórmula 1 y la gran mayoría de categorías de monoplazas como la Indycar o la F2 tienen los neumáticos al descubierto por normativa. Para eliminar este problema los equipos tienen que ingeniárselas para crear alerones delanteros que redirijan el aire al rededor del neumático, esto conlleva que los alerones sean muy complejos y sofisticados.

 

Un neumático cubierto siempre conllevará muchísimas ventajas aerodinámicas.

Características de un alerón delantero de Fórmula 1

Los alerones de Fórmula 1 están hechos al límite de la legalidad para aprovechar todas las ventas de que un alerón flexione y se deforme.

Los alerones delanteros de los F1 presentan ciertas peculiaridades como por ejemplo:

  • Tiene muchos winglets: si te fijas, en el resto de categorías los coches no tienen casi ningún winglet.
  • Los F1 tienen muchos niveles de flaps: como pasa con los winglets en el resto de categorías, los alerones tienen uno o dos niveles de flaps.
  • Son alerones con flaps curvados (círculo verde): Los flaps no están rectos sino que tienen formas para redirigir el aire de la manera más eficiente posible.

Son alerones con flaps curvados (círculo verde): Los flaps no están rectos sino que tienen formas para redirigir el aire de la manera más eficiente posible.

  • Los alerones crean mucha resistencia aerodinámica a causa de todos los elementos que utilizan para desviar la dirección del flujo de aire de los neumáticos.
  • Son alerones con mucha carga aerodinámica si los comparamos con otras categorías.
  • Estos alerones delanteros son muy muy complejos, en otras categorías son muchísimo más simples.
  • Los alerones tienen unos elementos que permiten ajustar el ángulo de ataque del alerón según las necesidades del F1.

Por qué flexiona o se comprime un alerón delantero de un F1

Los alerones de Fórmula 1 están hechos al límite de la legalidad para aprovechar todas las ventas de que un alerón flexione y se deforme.

Un alerón se deforma solo a altas velocidades porque a más velocidad más aire está incidiendo sobre la ala y más fuerza aerodinámica se está ejerciendo sobre la misma.

Hacer que un alerón se comprima tiene un beneficio aerodinámico porque si el coche va a altas velocidades el alerón se comprime y su ángulo de ataque y los espacios entre los diferentes planos disminuyen. Cómo consecuencia de la disminución del ángulo de ataque el coche tendrá menos resistencia y carga aerodinámica. Pero para que la carga no disminuya entra en juego el concepto del desprendimiento de la capa límite. A menos velocidad al aire le cuesta adherirse a la superficie inferior del ala, pero a mayor velocidad es más fácil que el aire se quede pegado a la parte inferior del ala. Para evitar que el aire se despegue a bajas velocidades lo que se hace es crear unas ranuras entre los diferentes planos del ala. El problema de esto es que a altas velocidades está separación ya no es necesaria porque el aire se queda pegado sin problemas. Esto hace que a altas velocidades el ala delantera funcione como si únicamente tuviese un flap, la qual cosa hace que el coche sea mucho más eficiente a altas velocidades, porque si el ángulo de ataque disminuye y la carga aerodinámica se mantiene constante el resultado es un coche más eficiente.

Una vez el coche frena el alerón vuelve a su posición natural para que no se produzca el desprendimiento de la capa límite y así se pueda seguir aprovechando toda la carga aerodinámica a bajas velocidades.

Medidas de un alerón delantero de un Fórmula 1

Un alerón delantero de un F1 tiene unas medidas considerables, pues se trata de una pieza muy ancha que abarca el coche casi de rueda a rueda.

Sus dimensiones son:

  • Longitud total (el ancho del alerón): 1800 mm
  • El alerón, visto desde la parte superior tiene forma de flecha, con un ángulo de 12’5° respecto al eje transversal
  • La punta del alerón debe estar a 1200 mm del eje de la rueda delantera.
  • La altura del plano principal tiene que ser de 75 mm respecto el plano de referencia
  • La altura máxima del alerón tiene que ser de 275 mm respecto el plano de referencia
  • El endplate tiene que estar a una distancia de 450 mm del del eje de la rueda delantera.
  • Debe haber una zona de 250 mm desde el centro del alerón donde no se puede poner ningún tipo de elemento aerodinámico.
  • Los endplates deben estar a 850 mm respecto el centro del alerón.

Aquí te enlazo dos imágenes donde puedes ver con más detalle las medidas es de un alerón de un F1. Recuerda que estás medidas las he sacado del reglamento oficial de la FIA, haz clic aquí para más información sobre la FIA y su reglamento.

Aquí te enlazo dos imágenes donde puedes ver con más detalle las medidas es de un alerón de un F1. Recuerda que estás medidas las he sacado del reglamento oficial de la FIa, haz clic aquí para más información sobre la FiA y su reglamento.

Aquí te enlazo dos imágenes donde puedes ver con más detalle las medidas es de un alerón de un F1. Recuerda que estás medidas las he sacado del reglamento oficial de la FIa, haz clic aquí para más información sobre la FiA y su reglamento.

Alerón delantero de F1 de 2019

El alerón de 2019 tiene como objetivo reducir la complejidad de estos elementos para favorecer los adelantamientos y que los coches puedan seguirse de muy de cerca sin perder carga aerodinámica, ya que estos alerones serán más simples y menos sensibles a las turbulencias.

Para 2019 se han hecho los siguientes cambios en las medidas es de los alerones delanteros de Fórmula 1.

  • Se eliminan las cascadas de flaps y otros elementos aerodinámicos para hacer un alerón mucho más sencillo.
  • El ancho pasa a ser de 1800 mm a 2000 mm, la cual cosa provoca que los equipos no tengan que crear tantos elementos aerodinámicos para evitar el efecto negativo de los neumáticos porque el alerón delantero tapará mejor el neumático y será más fácil redirigir los flujos de aire.
  • La profundidad del alerón se incrementará en 25mm.

Precio de un alerón delantero de F1

La Fórmula 1 tiene unos precios muy muy altos. Y el alerón delantero no es una excepción.

La Fórmula 1 tiene estos precios tan altos porque no solo es hacer un alerón delantero, sino que hay que diseñarlo, probarlo en el CFD y el túnel de viento, hacer una maqueta a escala para poder ponerla en el túnel de viento, transportarlo hasta el circuito, pagar a los empleados involucrados (que son unos 50 aunque este dato puede variar mucho según el equipo) más las horas de túnel de viento que normalmente son 2.000 €/día por ingeniero.

El material utilizado en hacer un alerón delantero tiene un precio de unos 20.000 €. Y el coste total de cada alerón delantero, ya sea de 2018 o 2019 está entre los 150.000 y los 200.000 €.

A todo esto se le tiene que sumar que los equipos tienen que pasar unas pruebas de impacto de la FIA para verificar que el coche es seguro, y para ello lo se tienen que romperse algunos alerones delanteros.

Estos alerones son muy delicados y si un coche se toca normalmente hay que cambiar todo el alerón además los alerones que cada equipo lleva suelen ser nuevos para cada carrera. Por ejemplo, en Monza se utiliza un alerón muy específico para reducir el drag, y es muy probable que ese alerón solo se use para ese fin de semana.

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Categorías: Aerodinámica

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