¿Qué es y cuál es la función de un alerón trasero de Fórmula 1?

Un alerón trasero es un elemento aerodinámico situado en la parte posterior del coche. Su función es generar la máxima carga aerodinámica posible, ya que según el circuito el ángulo del alerón varia para priorizar la velocidad en curva o la velocidad punta. Siempre hay que encontrar el equilibrio entre velocidad punta y downforce

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La carga aerodinámica que generan los alerones traseros sirve para que el neumático tenga más adherencia, esto sirve para aumentar la tracción, la capacidad de frenado de las ruedas traseras y la velocidad de paso por curva. El neumático tiene más adherencia porque la carga aerodinámica generada por el alerón posterior esta creando una fuerza descendente contra el asfalto, esto hace que haya más fuerza descendente en los neumáticos, y por lo tanto más adherencia.

El precio de un solo alerón trasero con su sistema de DRS ronda los 100.000 €

Alerón trasero Formula 1

Características de un alerón trasero de Fórmula 1

Ubicación: como el alerón trasero esta en una zona elevada donde el aire no ha inacentuado con prácticamente ningún elemento aerodinámico, el aire que incide sobre el alerón es limpio y totalmente laminar, es decir, el aire no tiene turbulencias.

El alerón trasero genera muchísima carga aerodinámica, pero también muchísimo dragel alerón trasero genera aproximadamente el 25 % de la carga aerodinámica total. No obstante, el alerón trasero también genera muchísima resistencia aerodinámica, ya que ocupa mucha área y sobre él se forma una región de alta presión, esto hace que sea como un «muro» para el aire, y esto es lo que genera tanta resistencia aerodinámica.

La normativa de 2019 ha sido diseñada para potenciar los adelantamientos.

Alerones muy grandes: los alerones posteriores de un Fórmula 1 son enormes, sobretodo si los comparamos con los de otras categorías. Esto hace que generen mucho downforce y mucho drag

Formula 1 vs Le Mans

El problema para los coches que vienen detrás: los Fórmula 1 tienen alerones traseros enormes y se produce una zona de baja presión detrás de ellos. Esto hace que el coche de detrás tenga aire sucio y no pueda generar la misma carga aerodinámica. Esto hace que los coches no se puedan seguir tan de cerca en las curvas de alta velocidad. Para 2019 se quiere reducir este efecto creando alerones más simples y que no afecten tanto al coche de detrás para facilitar los adelantamientos.

El DRSlos alerones posteriores de un Fórmula 1 tienen el sistema conocido como DRS para potenciar los adelantamientos. Puedes encontrar más información sobre el DRS en este post.

Separación de la capa límite: el riesgo que se corre en circuitos donde es necesario aumentar el ángulo de ataque del alerón trasero es que el flujo de aire se separe de la superficie porque el flujo de aire no tiene suficiente energía para mantenerse adherido, a este fenómeno se le conoce como la separación de la capa límite. La energía del aire varía según la velocidad, así pues, a menores velocidades es más probable que se produzca la separación de la capa límite que a velocidades altas porque en éstas últimas el aire tiene más energía. Para evitar que se produzca la separación de la capa límite, lo que se suele hacer es utilizar vórtices. En los alerones traseros, cuando el aire pasa del plano principal al secundario se producen unas pequeñas turbulencias a causa de la separación momentánea del flujo, pero Mercedes ha ideado un sistema para evitar que se produzca esta pequeña separación.

Doble plano: para evitar la separación de la capa límite, se divide el alerón en dos alas diferentes.

  • Plano principal: es el plano inferior y es el más grande de los dos. Este plano crea un poco de carga aerodinámica y aumenta la eficacia del difusor porque envía los gases hacia arriba, haciendo así que el aire que sale del difusor pueda elevarse mucho más y aumentar así su eficacia.

Alerón trasero Formula 1 y difusor

  • Plano secundario: es el ala superior y es la más pequeña, pero tiene más inclinación. Así pues, ésta es la que crea la gran parte de la carga aerodinámica a causa de su inclinación.

Esta división se usa para que pase algo de aire entre los dos planos y así aumentar la energía del aire para evitar que éste se separe de la superficie. Además, esta división permite instalar el DRS, que esta ubicado en el plano secundario. Debes tener en cuenta que solo se usan dos planos porque más de dos implicaría mucha más carga aerodinámica, pero también mucho más drag, y al fin y al cabo no merecería la pena.

Equilibrio entre la parte delantera y la trasera: es importante tener un cierto equilibrio en cuanto a la aerodinámica del coche. Imagínate que el centro de gravedad esta muy hacia adelante o hacia atrás, esto haría que el coche fuese difícil de controlar, pues pasa lo mismo con la aerodinámica. Si hay mucha diferencia entre la carga aerodinámica frontal y la posterior, el coche será inestable y por lo tanto perderá rendimiento.

Vórticeslos alerones traseros generan unos vórtices, los cuales son reducidos al poner endplates, que son esos paneles verticales a los lados del alerón trasero.  El problema es que aunque estén esos endplates todavía se siguen generando vórtices, para ello lo que se hace es hacer unas ranuras en los endplates para evitar que se generen vórtices tan potentes. Y crear así varios vórtices más pequeños y menos potentes.

Vórtices alerón trasero Fórmula 1

El problema es que aún así se siguen produciendo vórtices en las puntas de los endplates y en la zona justo después del ala. Estos dos vórtices giran en sentido opuesto y se neutralizan el uno al otro, reduciendo así el efecto de los dos vórtices. Eliminar los vórtices reduce el drag que producen los alerones traseros. Para que esto se entienda bien os dejo un vídeo donde os quedará todo mucho más claro.

Partes de un alerón trasero de Fórmula 1

  • DRSlos Fórmula 1 tienen un alerón móvil para facilitar los adelantamientos. Aquí te explico en más detalle cómo funciona el DRS en la Fórmula 1.
  • Endplates: los endplates sirven para evitar que se formen vórtices enormes ya que son una barrera que hace que el aire de alta presión no vaya hacia la zona de baja presión, creando así un vórtice enorme. Debes tener en cuenta que los endplates no eliminan por completo el vórtice, sino que solo lo reducen. Puedes ampliar la información sobre los vórtices consultando este post.

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  • Branquias: como los endplates no eliminan por completo el vórtice, se siguen generando vórtices bastante potentes. Las branquias lo que hacen es hacer unos agujeros longitudinales en los endplates para evitar que se generen 2 vórtices muy potentes, 1 en cada endplate. Si se ponen las branquias se generarán diversos vórtices menos potentes en vez de 2 potentes.

Branquias alerón trasero

Además, también hay branquias en la parte inferior del endplate para redirigir el aire hacia los lados para evitar que interfiera con el difusor, aumentando así la eficiencia de este. No obstante, estas últimas branquias están prohibidas en la reglamentación de 2019 ya que obliga a los equipos a hacer endplates de un solo elemento.

Branquias Alerón Trasero Fórmula 1 Difusor

  • Como se ha comentado anteriormente, los Fórmula 1 tienen un plano principal y un plano secundario.
  • Gurney Flap: este falp se ubica en la parte superior del alerón trasero y no se pinta, por lo que se puede identificar como una pequeña franja de fibra de carbono. El Gurney Flap forma un ángulo de 90º respecto al alerón trasero. El Gurney Flap, según el reglamento no es propiamente el alerón trasero ya que hay una norma que permite que se extienda hasta en 20 mm.

Este elemento se suele ver en los circuitos de alta carga aerodinámica como Mónaco.

Flap Gurney

El Flap Gurney reduce la resistencia aerodinámica y la aumenta en otros casos. En un Fórmula 1 la aumenta.

La carga aerodinámica aumenta porque tanto en la parte frontal como en la posterior del Flap Gurney se producen unas zonas de recircuilación del aire. Esto permite aumentar el angulo de ataque del alerón sin mover el ala porque el aire, artificialmente cambia el ángulo de ataque. Además, el aire que pasa por la parte superior e inferior del ala no se junta justo al acabar el alerón a causa de la zona de recircuilación del aire, sino que se junta más atrás, haciendo que el alerón sea más largo de manera artificial. Esto te quedará más claro viendo este vídeo.

Las nuevas luces para la lluvia: a partir de 2019 la FIA pondrá luces en los alerones traseros para mejorar la visibilidad de los coches en la lluvia. Además, estas luces opino que le dan un toque más agresivo al coche, la cual cosa es positiva.

Luces-alerón-trasero-Fórmula-1-2019

Diferentes tipos de alerón trasero

Alerones traseros convencionales

Los alerones traseros convencionales son los que tienen alas rectas, sin ningún tipo de formas. Estos alerones generan mucha carga aerodinámica, pero también mucho drag. Además, esta disposición de las alas permite poner la máxima superficie de alerón trasero permitida por el reglamento, es decir, el alerón trasero plano es el que puede llegar a generar la máxima carga aerodinámica posible.

Alerón trasero de Fórmula 1 convencional

Alerones traseros que les faltan las puntas

Los equipos de Fórmula 1 también utilizan alas traseras que tienen el alerón curvado en las puntas, es decir, no tienen una superficie totalmente horizontal.

Alerón trasero Fórmula 1 sin puntas

Esto permite evitar que se generen vórtices tan grandes en las puntas del alerón, la cual cosa generaría un vórtice enorme. Redondeando el alerón se consigue disminuir el vórtice y generar menos drag a costa de perder carga aerodinámica.

La zona central también esta curvada, esto es así porque como esta el DRS en la zona central, el aire no es totalmente limpio. Además, la curvatura de la zona central también permite que no se cree una zona de tan alta presión porque al tener esa parte del alerón recortada, éste tiene menos superficie y se consigue reducir un poco la zona de alta presión, esto, de nuevo, reduce el drag y la carga aerodinámica.

Alerones traseros de cuchara

Los alerones en forma de cuchara generan menos drag menos downforce. Estos alerones los podemos ver en circuitos de media o baja carga aerodinámica donde es importante la velocidad punta. En cambio, en los circuitos de alta carga aerodinámica, las alas de cuchara no se suelen ver ya que equipos tienden a escoger las alas rectas.

Estos alerones generan menos drag porque son más anchos en la parte central que en la lateral, esto hace que haya menos presión en los laterales y se reduzca el efecto de los vórtices, por lo tanto, se reduce el drag inducido, que es la resistencia aerodinámica que produce el aire una vez deja de estar en contacto con el coche. Además, estos alerones generan menos carga aerodinámica porque su superficie de contacto con el aire es menor y su ángulo de ataque se reduce, la cual cosa hace que el coche tenga menos apoyo aerodinámico.

Alerón trasero de Formula 1 en forma de cuchara

Hay que destacar que estos alerones son muy difíciles de desarrollar porque son más complejos que los convencionales. Esto hace que no todos los equipos los montes. Mercedes es uno de los equipos que más utiliza estos tipos de alerones.

Alerones traseros en forma de W

Los alerones en forma de W son muy muy raros de ver porque casi ningún equipo opta por diseñar estas alas traseras.

Además, estos alerones son muy complicados de hacer porque el flujo se comporta de manera muy diferente a el resto de diseños.

Alerón trasero Formula 1 en forma de W

Los alerones traseros de Fórmula 1 de 2019

La normativa de 2019 ha sido diseñada para potenciar los adelantamientos.

Los alerones traseros serán más anchos y más profundos y no se podrán hacer tantas branquias como en los de 2018 para así minimizar las turbulencias que salen del coche, las cuales hacen que el coche de detrás pierda mucha carga aerodinámica.

Esta normativa, junto a la simplificación de los alerones delanteros servirán para intentar que los coches se puedan seguir más de cerca y hacer así los adelantamientos más fáciles.

Alerones traseros 2019 adelantamientos

Además, el efecto del DRS será mucho mayor en 2019 porque éste se podrá abrir mucho más, dejando pasar así más aire y aumentando la eficacia de este elemento para hacer más fáciles los adelantamientos.

Precio de un alerón trasero de F1

La Fórmula 1 tiene precios tan altos porque no solo es hacer un alerón trasero, 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.

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El precio de un solo alerón trasero con su sistema de DRS ronda los 100.000 €.

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 variar dependiendo del circuito. 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.

Medidas y reglamento oficial de los alerones traseros de F1 de 2019

Reglamento oficial de la FIA del alerón trasero 2019

Reglamento alerón trasero Formula 1 2019

Reglamento alerón trasero Fórmula 1 2019

Reglamento alerón posterior F1

Normas alerón trasero Fórmula 1 2019

Aquí os dejo todo lo que dice el reglamento oficial de la FIA. Básicamente todo lo que se puede observar en las imágenes queda se explica en este texto que corresponde al apartado 3.6 del reglamento oficial de la FIA:

3.6 Ala trasera y estructura de impacto trasera.

3.6.1 Altura

Con la excepción de las piezas mínimas asociadas únicamente con el ajuste del alerón trasero, ninguna parte de la carrocería detrás de la línea central de la rueda trasera puede estar más de 870 mm por encima del plano de referencia.

3.6.2 Ancho
a) El ancho de la carrocería detrás de la línea central de la rueda trasera y más de 500 mm por encima del plano de referencia y no debe superar los 1050 mm.
b) El ancho de la carrocería detrás de la línea central de la rueda trasera y entre 200 mm y 500 mm por encima del plano de referencia no debe exceder de 840 mm.

3.6.3 perfiles de alerón trasero
Aparte de la carrocería, cualquier carrocería detrás de la línea central de la rueda trasera que esté a más de 650 mm por encima del plano de referencia, y a menos de 505 mm del plano central del vehículo, debe quedar en un área vista desde el lado del vehículo que se encuentra entre 150 mm y 500 mm hacia atrás de la línea central de la rueda trasera.
a) Cuando se ve desde el costado del automóvil, ninguna sección transversal vertical longitudinal puede tener más de dos secciones en esta área, cada una de las cuales debe estar cerrada.
b) Ninguna parte de estas secciones transversales verticales longitudinales en contacto con el aire exterior.

El Gurney Flap se puede ajustar a
el borde de fuga. Cuando se mide en cualquier sección transversal vertical longitudinal, ninguna dimensión del Gurney Flap puede superar los 20 mm.

3.6.4 Separadores
Estos pares de soportes deben:
a) Estar ubicado a no más de 505 mm del plano del centro del automóvil.
b) Adjunte completamente cada sección completa de modo que sus perfiles internos coincidan con los de cada sección. Con la excepción de cambios locales mínimos donde las dos secciones son
adyacentes entre sí.
c) Estar alineado como un par para proporcionar un cojinete en todo su espesor y a lo largo de una longitud del perfil de al menos 10 mm cuando la distancia entre las dos secciones está en su posición más cercana
d) No ser empotrado en los perfiles de ala (donde un receso se define como una reducción en sección a una velocidad superior a 45 ° con respecto a un eje lateral).
e) Estar dispuesto de modo que cualquier curvatura se produzca solo en un plano horizontal (excepto cuando esta carrocería se ajusta de acuerdo con el artículo 3.6.8).
f) Tener entre 2mm y 5mm de grosor.
g) Estar rígidamente fijados a sus respectivas secciones.
h) Construirse a partir de un material con módulo superior a 50GPa.

3.6.6 Pilones
Cualquier sección horizontal entre 600 mm y 650 mm por encima del plano de referencia, tomada a través de la carrocería situada hacia atrás de un punto que se encuentra 50 mm por delante de la línea central de la rueda trasera y a menos de 100 mm del plano del centro del vehículo, no puede contener más de dos simétricas cerradas.
Secciones con un área total máxima de 5000mm². El grosor de cada sección no podrá exceder de 25 mm cuando se mide perpendicular al plano del centro del vehículo.
Una vez completamente definida, la sección a 645 mm sobre el plano de referencia puede extruirse hacia arriba

3.6.7 Endplates

a) En la vista lateral, el área proyectada de cualquier carrocería que se encuentre entre 300 mm y 870 mm sobre el plano de referencia y entre la línea central de la rueda trasera y un punto a 810 mm por detrás y más de 400 mm desde el plano central del vehículo debe ser mayor que 280000 mm^2.
b) Cualquier carrocería detrás de la línea central de la rueda trasera, a más de 100 mm del plano central del automóvil, y entre 200 mm y 650 mm por encima del plano de referencia debe estar en un área a más de 400 mm del plano central del automóvil. En cualquier sección horizontal a través de la carrocería en esta área, en cualquier posición longitudinal dada a lo largo de esta sección, la distancia entre las superficies internas y externas no debe exceder de 20 mm, medida perpendicular a la línea central del vehículo.
c) En la vista lateral, ninguna carrocería hacia atrás de la línea central de la rueda trasera, y entre 100 mm y 525 mm desde el plano central del vehículo, puede situarse verticalmente sobre una línea diagonal que tiene el punto delantero 370 mm sobre el plano de referencia y en la rueda trasera La línea central y el punto posterior 870 mm por encima del plano de referencia y 190 mm hacia atrás de la línea central de la rueda trasera.
d) En la vista lateral, ninguna carrocería hacia atrás de la línea central de la rueda trasera, y entre 100 mm y 525 mm desde el plano central del vehículo, puede situarse hacia atrás de una línea diagonal que tiene el punto delantero 200 mm por encima del plano de referencia y 550 mm hacia atrás del la línea central de la rueda trasera y el punto posterior 870 mm por encima del plano de referencia y 810 mm hacia atrás de la línea central de la rueda trasera.
e) En un área situada detrás de la línea central de la rueda trasera, a más de 100 mm del automóvil.
Plano central, y más de 600 mm por encima del plano de referencia, cualquier intersección de cualquier carrocería visible desde el costado del automóvil con un plano vertical horizontal o lateral debe formar una línea continua que sea visible desde el costado del automóvil.

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Resumen
Alerón Trasero
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La Fórmula 1 de 2019 tiene nuevas normas. Este nuevo reglamento hace que el alerón trasero tenga ciertas características y partes. Además encontrarás el reglamento oficial de la FIA y sabrás cómo funciona un alerón trasero para generar carga aerodinámica. Además también conocerás los diferentes tipos de alerones que hay en la Fórmula 1 y el precio de un alerón trasero de Fórmula 1.
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