¿Qué es la Carga aerodinámica o Downforce?

La carga aerodinámica o downforce es una fuerza vertical descendiente. El propósito de la carga aerodinámica es aumentar la fuerza vertical de los neumáticos y así tener más adherencia y poder tomar las curvas más rápido.

Para aumentar la adherencia de los neumáticos también se podría añadir peso al coche, el problema es que este haría que el coche fuese más lento porque pesa más, lo que se usa para no penalizar el ritmo por vuelta es la carga aerodinámica, que aumenta la adherencia de los neumáticos y hace un coche mucho más rápido.

Para que quede más claro este concepto tienes que imaginarte a un avión. Un avión utiliza unas alas para volar, pues bien, si le damos la vuelta a esas alas conseguimos que el avión en vez de levantarse, se pegue al suelo, eso es la carga aerodinámica.Para que quede más claro este concepto tienes que imaginarte a un avión. Un avión utiliza unas alas para volar, pues bien, si le damos la vuelta a esas alas conseguimos que el avión en vez de levantarse, se pegue al suelo, eso es la carga aerodinámica.

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La fórmula de la carga aerodinámica

La fórmula del downforce esta determinada por la velocidad al cuadrado, esto significa que la carga aerodinámica es exponencial. Esto quiere decir que si un coche va a 300 km/h tendrá cierta carga aerodinámica, pero a 320 km/h tendrá muchísima más porque sigue una trayectoria exponencial y a medida que aumenta un poco la velocidad, la carga aerodinámica aumenta muchísimo. Además, que la velocidad este elevada al cuadrado significa que en las curvas lentas la aerodinámica prácticamente no hará efecto, pero en las curvas de alta velocidad y en las rectas la aerodinámica estará trabajando a pleno rendimiento.

F= 0.5*D*Cd*A*V²,

donde,

F: carga aerodinámica.
Cl es el coeficiente de elevación determinado por la forma exacta del coche y su ángulo de ataque: este Cl lo puedes conseguir una vez has hecho una simulación por CFD.
D: densidad del aire.
A: área frontal.
V: velocidad.

¿Cómo se consigue la carga aerodinámica?

Un Fórmula 1 puede generar unos 3.000 kg de fuerza contra el asfalto a 340 km/h, lo suficiente para que teóricamente pueda ir boca abajo en un túnel sin caerse.

La carga aerodinámica se puede conseguir por diversos métodos:

  • Mediante la altura del coche: un coche más bajo creará más succión que uno muy alto, por lo tanto el coche se pegará más al asfalto.
  • Aumentando los apéndices aerodinámicos: la carga aerodinámica es muy fácil de conseguir, pones un montón de alerones y ya esta. Lo realmente difícil es que esa carga sea eficiente y no se pierda velocidad punta.
  • Aumentando el ángulo de ataque de los alerones: el problema de este método es que aumenta la resistencia aerodinámica y si el ángulo de ataque es muy elevado puede aparecer el desprendimiento de la capa límite.Aumentando el ángulo de ataque de los alerones: el problema de este método es que aumenta la resisténcia aerodinámica y si el ángulo de ataque es muy elevado puede aparecer el desprendimiento de la capa límite.
  • Aumentando el rake del coche.Aumentando el rake del coche.

La carga aerodinámica en la Fórmula 1

En la Fórmula 1 la carga aerodinámica es básica porque sin ella los coches no podrían tomar curvas a tanta velocidad. Para que te hagas a la idea de la carga aerodinámica de estos coches solo tienes que saber que el Cl (coeficiente de elevación) de un coche familiar es de 0’3, y el de un Fórmula 1 es de 3’80. Puedes darte cuenta de la cantidad de downforce que crea un Fórmula 1.

Los coches de Fórmula 1 son los coches más rápidos en cualquier circuito. Para ser los más rápidos no necesitan la velocidad punta más grande, (hay muchos otros coches de carreras que tienen más velocidad que los F1) pero sí necesitan un paso por curva rápido.

El tiempo lo ganan en las curvas, no en las rectas.

Los F1 tienen unos 1.000 cv de potencia, pero no son tan rápidos en recta a causa de la resistencia aerodinámica que provocan todos los elementos que generan downforce. Hay elementos como el fondo plano que no provocan resistencia al avance, pero la gran mayoría sí que lo producen, como por ejemplo los alerones delanteros y traseros. A un Fórmula 1 le cuesta mucho penetrar en el aire, por eso tiene tanta resistencia aerodinámica.

Para conseguir toda esta carga aerodinámica se utilizan muchos elementos que favorecen este efecto como por ejemplo alerones delantero y trasero, badgeboards, un fondo plano y un difusor, y un largo etc. Estos coches tienen miles de elementos que crean carga aerodinámica. Todos estos elementos permiten que un Fórmula 1 de 2018 pueda generar unos 3.000 kg de fuerza contra el asfalto a 340 km/h, lo suficiente para que teóricamente un Fórmula 1 pueda ir boca abajo en un túnel sin caerse.

Para conseguir toda esta carga aerodinámica se utilizan muchos elementos que favorecen este efecto como por ejemplo alerones delantero y trasero, badgeboards, un fondo plano y un difusor, y un largo etc. Estos coches tienen miles de elementos que crean carga aerodinámica. Todos estos elementos permiten que un Fórmula 1 de 2018 pueda generar unos 3.000 kg de fuerza contra el asfalto a 340 km/h, lo suficiente para que teóricamente un Fórmula 1 pueda ir boca abajo en un túnel sin caerse.

Toda esta carga aerodinámica tiene que estar balanceada, es decir, tiene que haber un equilibrio entre el downforce de la parte delantera y la parte trasera. Si se pone todo el downforce en la parte delantera el coche tiende a sobrevirar, y si se pone toda la carga aerodinámica en la parte trasera el coche tiende a subvirar. Por eso es necesario un balance entre los dos ejes según las características de cada circuito.

En la Fórmula 1 los ingenieros de cada equipo tienen que regular la cantidad de downforce que tiene el coche según el circuito. No es lo mismo Mónaco que Monza. En Mónaco no importa la velocidad punta y pueden poner toda la carga aerodinámica disponible. En cambio, en Monza es importante un coche rápido en recta, no en curva.

En la Fórmula 1 los ingenieros de cada equipo tienen que regular la cantidad de downforce que tiene el coche según el circuito. No es lo mismo Mónaco que Monza, en Mónaco no importa la velocidad punta y pueden poner toda la carga aerodinámica disponible. En cambio, en Monza es importante un coche rápido en recta, no en curva.

Eficiencia aerodinámica

Hoy en día es básico que un coche sea lo más eficiente posible. La eficiencia aerodinámica es un concepto que permite saber qué coche tiene la mejor relación velocidad punta y velocidad en curva.

Si comparamos dos F1 distintos que llegan a la misma velocidad punta de  320 km/h en el mismo tiempo pero uno es más rápido que otro significa que uno es más eficiente aerodinámicamente que el otro. Si los dos tienen la misma punta pero uno corre más en las rectas que el otro significa que el que va más rápido en las curvas, y por lo tanto es más eficiente.

Entradas Gran Premio de Fórmula 1

Un coche eficiente es una gran ventaja porque hay circuitos donde es básico la velocidad punta y la velocidad por curva, como puede ser Silverstone. Además, esta eficiencia permite que los ingenieros puedan descargar o cargar el coche aerodinámicamente según les convenga, porque si tienen la misma velocidad punta que su rival y son más rápidos en curva pueden descargar un poco el coche para aumentar la velocidad punta sin penalizar en las curvas.

Generalmente, en clasificación quieres más downforce, y en carrera menos.

Ventajas de la carga aerodinámica

  • Disminuye la degradación de los neumáticos: una misma curva degrada los neumáticos de diferente manera según lleves más o menos carga aerodinámica porque si vas muy cargado puedes hacer la curva sin poner tanto ángulo de giro y sin estresar tanto los neumáticos. En cambio, si vas descargado tendrás que girar más y estresar mucho más los neumáticos.
  • Disminuye la distancia de frenado: más carga aerodinámica permite más adherencia en los neumáticos, y por lo tanto se podrá frenar más fuerte sin bloquear las ruedas y parar el coche mucho más rápido.
  • Aumenta la aceleración: más downforce permite más adherencia, y por lo tanto los neumáticos soportan mucho mejor los eventos de tracción y se puede acelerar con más violencia sin que los neumáticos patinen y pierdan grip.
  • Aumenta la velocidad de paso por curva.
  • Hace el coche más estable en los cambios de dirección.
  • Hace que el coche se comporte de manera más predecible y sea más difícil perder el control del coche.
  • Elimina el sobrevirage o subvirage.
  • Permite que el coche llegue a su velocidad punta mucho antes porque puede acelerar mucho más.

Desventajas de la carga aerodinámica

  • Disminuye la velocidad punta: en clasificación, generalemente, quieres un poco más de ala que en carrera. En carrera quieres más velocidad punta porque así podrás adelantar y defenderte más fácilmente.
  • Aumenta el consumo de combustible porque si se frena más tarde y las curvas que no eran a fondo ahora sí lo son el coche va más tiempo con el pedal del acelerador pisado, y consecuentemente aumenta el consumo de gasolina.

Carga aerodinámica alta o baja

La carga aerodinámica varia según el circuito y según las condiciones meteorológicas. Por lo tanto hay que encontrar un compromiso entre velocidad punta y velocidad en curva.

No es lo mismo Mónaco que Monza, en Mónaco no se pasa de 270 km/h y no importa la velocidad punta. Pero en Monza la velocidad supera los 350 km/h y es muy importante tener un coche que vaya muy rápido en las rectas.

Otro ejemplo es que en el Hermanos Rodríguez la altitud es muy elevada y provoca que los coches tengan la velocidad punta de Monza con la carga aerodinámica de Mónaco. Este fenómeno es debido a la densidad del aire, a menos altura más densidad del aire, y a más altura menos densidad. Un aire poco denso provoca que hayan menos moléculas de aire en contacto con el coche. Esto provoca que poner una ala muy grande en una altitud elevada no penaliza tanto a la velocidad punta que si la misma ala la ponemos en un circuito al nivel del mar.

Generalmente, en clasificación quieres más downforce, y en carrera menos. Esto es debido a que la vuelta perfecta generalmente se consigue con más ala, pero en carrera interesa más velocidad en recta para defenderse y atacar a los otros coches.

Además, los equipos que clasifican muy mal y no tienen ritmo a una vuelta tienden a ir menos cargados para poder avanzar a los rivales en la carrera y poder remontar puestos más fácilmente.

Carga aerodinámica en cada circuito de Fórmula 1

Entradas Gran Premio de Fórmula 1

Listado de la carga aerodinámica según el circuito:

  • Melbourne Gran Prix Circuit (Australia)- carga aerodinámica: Media/Alta
  • Bahrain International Circuit (Bahrain)- carga aerodinámica: Media/Baja
  • Shanghai International Circuit (China)- carga aerodinámica: Media/Alta
  • Baku City Circuit (Azerbaiyán)- carga aerodinámica: Baja
  • Circuit de Barcelona Catalunya (España)- carga aerodinámica: Alta
  • Circuit de Monaco (Mónaco)- carga aerodinámica: Muy alta (la más alta de la temporada)
  • Circuit Giles Villeneuve (Canadá)- carga aerodinámica: Media/ Baja
  • Circuit Paul Ricard (sin la recta de Mistal entera) (Francia)- carga aerodinámica: Media/ Alta
  • Red Bull Ring (Austria)- carga aerodinámica: Media/Alta
  • Silverstone Circuit (Reino Unido)- carga aerodinámica:  Alta (es importante un coche muy eficiente aerodinámicamente)
  • Hockenheimring (Alemania)- carga aerodinámica: Media/ Alta
  • Hungaroring (Hungría)- carga aerodinámica: Alta
  • Circuit de Spa-Francorchamps (Bélgica)- carga aerodinámica: Media/ Baja
  • Autodromo Nazionale Monza (Italia)- carga aerodinámica: Muy baja (la más baja de la temporada)
  • Marina Bay Street Circuit (Singapur)- carga aerodinámica: Alta
  • Sochi Autodrom (Rusia)- carga aerodinámica: Alta
  • Suzuca International Racing Course (Japón)- carga aerodinámica: Alta
  • Circuit of the Americas (EE.UU)- carga aerodinámica: Media/ Alta
  • Autódromo Hermanos Rodríguez (México)- carga aerodinámica: Alta
  • Autódromo José Carlos Pace (Brasil)- carga aerodinámica: Media/ Alta
  • Yas Marina Circuit (Emiratos Árabes Unidos)- carga aerodinámica: Media/ Alta

Si te has fijado, prácticamente todos los circuitos son de alta carga aerodinámica. Esto es así porque normalmente contra más rápido vayas en las curvas más rápido vas a hacer la vuelta entera.

Haz clic en la imagen de cada circuito para más información sobre el mismo.

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Resumen
Qué es la CARGA AERODINÁMICA Alta o Baja
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Qué es la CARGA AERODINÁMICA Alta o Baja
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Entra y descubrirás qué es la carga aerodinámica o downforce en la Fórmula 1, la fórmula de la carga aerodinámica, cómo se consigue, para que sirve en la F1, que es la eficiencia aerodinámica, ventajas y desventajas del downforce, y la carga aerodinámica según el circuito de Fórmula 1. También descubrirás que es mejor, la carga aerodinámica alta o baja.
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Categorías: Aerodinámica

1 comentario

Car · agosto 31, 2018 a las 8:09 pm

Es genial!!!!!

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