¿Qué es un difusor en la Fórmula 1?

Un difusor es la parte del coche situada en la zona final del fondo plano, que permite que los gases que han pasado por el fondo plano se expandan y maximicen el efecto suelo, para generar mayor carga aerodinámica.

Difusor Formula 1

¿Para que sirve el difusor en un coche de Fórmula 1?

Un difusor tiene una única función: crear carga aerodinámica.
Para llevar a cabo dicha función, el difusor se basa en el efecto Venturi y en el efecto suelo.

Para que el difusor pueda hacer su función es básico que exista un fondo plano, ya que este elemento aerodinámico esta unido al difusor. El difusor y el fondo plano funcionan conjuntamente y se complementan entre sí. Estos dos elementos son muy importantes para la aerodinámica del coche, pero esto lo trataremos más extensamente en un apartado, así que sigue leyendo si quieres más información.

El difusor en la F1

El difusor tiene otra función, pero esta esta determinada por la naturaleza de estos elementos. El difusor también sirve para crear turbulencias en la parte posterior del coche. Consulta el apartado de este mismo post llamado «el aire sucio que generan los difusores de F1» para más información.

En realidad el difusor lo que quiere es imitar a la forma de los famosos «wing cars», que fueron prohibidos por la FIA a causa de su peligrosidad. Esta restricción hizo que los ingenieros se las ingeniaran para crear coches que simulasen ese efecto, y para ello crearon el difusor. Si quieres saber que son los «wing cars» consulta este post.

¿Cómo funciona un difusor de Fórmula 1?

El difusor funciona gracias al efecto Venturi, además, el difusor funciona conjuntamente con el fondo plano. Así que ves a consultar estos artículos antes de leer esta parte para entender bien todo lo que se explica.

El difusor funciona gracias al efecto Venturi, ya que el difusor sirve para aumentar la velocidad del aire que pasa por el fondo plano, y de esta manera acelerar el aire y crear una succión que hará que el coche se pegue al asfalto como una ventosa.

El aire que pasa por el fondo plano tiene una presión inferior a la atmosférica y sufre una expansión causada por el difusor (tanto verticalmente como longitudinalmente), la cual cosa provoca que el aire aumente de velocidad. El aumento de esta velocidad no es uniforme, es decir, al inicio del difusor se produce un pico de baja presión, la cual cosa hace que el aire aumente muchísimo de velocidad, y a medida que el aire va avanzando por el difusor, la presión va aumentando poco a poco porque el aire se adapta a la presión atmosférica, y consecuentemente la velocidad va disminuyendo. Tal y como puedes observar en este vídeo.

El fondo plano básicamente sirve para generar downforce, y para ello crea una sección de baja presión que empuja el coche contra el asfalto. Para maximizar este efecto lo que se hace es intentar que el aire se expanda lo máximo posible, tanto en el fondo plano como en el difusor. Es por esto que los coches modernos de Fórmula 1 tienen una cierta inclinación o «Rake», este Rake sirve para expandir al máximo los gases, el problema es que si inclinas demasiado el coche se puede provocar la separación de la capa límite, que básicamente es que el aire se despega de la superficie porque no tiene suficiente energía para continuar adherido a la superficie. Además, el ángulo del difusor es una cosa que los ingenieros estudian minuciosamente porque si te pasas de inclinación se producirá el desprendimiento de la capa límite. Debes tener en cuenta que el aire no se adhiere de la misma manera a altas y a bajas velocidades porque la energía que tiene el aire no es la misma, es decir, a altas velocidades el aire se adherirá a una superficie con mayor inclinación. En cambio, si el aire va más lento no se podrá adherir a esa superficie porque no dispone de la energía suficiente. Esto hace que los ingenieros tengan que diseñar un difusor que funcione bien tanto a altas como a bajas velocidades porque si no se podría producir la separación de la capa límite. En el otro extremo esta el problema de no inclinar lo suficiente el difusor, la cual cosa producirá menor succión y por lo tanto, el difusor no será todo lo eficiente de lo que en realidad podría ser. Como puedes observar, esto es encontrar un balance para que el coche sea lo más eficiente posible.

Aquí te dejo un vídeo que hace un resumen de este post y de los posts de el efecto Venturi y del fondo plano para que puedas entender qué es exactamente el difusor. No obstante, no te olvides de consultar esos posts porque allí encontrarás información mucho más técnica y específica de la que se explica en este vídeo.

Hay que destacar que el difusor funciona gracias al fondo plano y al alerón delantero, y cualquier cambio en estos puede afectar al rendimiento del difusor.

¿Cuáles son las partes de un difusor de Fórmula 1?

Desviadores: los desviadores son la única parte que tiene el difusor. Éstos son una especie de placas dobladas que se extienden a lo largo del difusor.

Desviadores difusor Formula 1

Estos desviadores sirven para que el aire se expanda lo máximo posible y ayude a aumentar la carga aerodinámica generada. Esto es así porque los desviadores dirigen el aire hacia los lados para que el aire se expanda lo máximo posible, y de esta manera, crear una zona de menor presión y aumentar la carga aerodinámica.

Además, estos desviadores también sirven para generar vórtices. Los desviadores generan vórtices para evitar que el aire turbulento y de alta presión que pasa por el neumático se mezcle con el aire de baja presión del fondo plano y difusor. Esto se conoce con el nombre de «tyre squirt». Los vórtices se generan el la parte inferior de estos desviadores, y lo que hace es sellar el difusor del aire de alta presión que quiere entrar dentro del difusor porque esto haría que el difusor perdiese eficiencia ya que el aire de baja presión y laminar se mezclaría con el aire turbulento y de alta presión, la cual cosa haría que no se generara tanto downforce. Ahora bien, todavía hay una manera de hacer un difusor lo más eficiente posible, esto es haciendo una especie de L en el difusor porque de esta manera el vórtice que se genera estará mucho más cerca del suelo (flecha azul) que el vórtice que se crea sin la L (flecha roja), de esta manera se incrementa la eficiencia y consecuentemente la carga aerodinámica.

desviadores difusor F1

¿Cuánta carga aerodinámica genera?

Como hemos comentado anteriormente, el fondo plano funciona conjuntamente con el fondo plano, es por ello que éstos dos elementos hacen que el coche genere mucha carga aerodinámica.

Carga aerodinámica en la Fórmula 1

Estos dos elementos generan muchísima carga aerodinámica, pero solo a altas velocidades. Es decir, para que éstos elementos funcionen, el coche debe ir rápido porque la carga aerodinámica aumenta exponencialmente con la velocidad (tal y como te expliqué en este post). Esto quiere decir que si no vas lo suficientemente rápido, el difusor y el fondo plano no generarán la carga aerodinámica suficiente y no podrás dar la curva porque el coche no estará produciendo el downforce necesario. En cambio, si estas dando la curva con la velocidad óptima, el difusor y el fondo plano estarán generando mucha carga aerodinámica. Esto es un poco raro porque la lógica dice que si vas lento más fácil será dar la curva, pero la realidad es que, en coches con un efecto suelo muy grande, no es así.

Eso sí, cuando estos dos elementos funcionan de manera óptima, son capaces de generar casi el 50% de la carga aerodinámica total del coche, por lo que no hay que subestimar el poder de estas piezas.

¿Cuánta resistencia aerodinámica genera?

En realidad, es muy fácil generar carga aerodinámica, pones más ángulo de alerón y ya esta, pero lo realmente difícil es generar carga aerodinámica limpia, es decir, generar downforce sin generar mucha resistencia aerodinámica.

El difusor es uno de los pocos elementos que generan mucha carga aerodinámica, sin generar prácticamente drag o resistencia al avance. El difusor solo crea un poco de resistencia, pero es algo insignificante si lo comparamos con la enorme cantidad de carga aerodinámica que genera, por lo que esto no es un problema.

La resistencia aerodinámica en la Fórmula 1

Esta característica hace que este elemento sea un componente que siempre funciona cuando se pone en el coche. Hay algunos elementos aerodinámicos que se desarrollan en el túnel de viento, pero que al llegar a la pista no funcionan y no merece la pena ponerlos. Esto no es lo que pasa con el difusor, porque si ve que funciona en el fondo plano, es muy probable que los datos sean correctos y sí que generen carga aerodinámica.

El aire sucio que generan los difusores de F1

El verdadero problema de estos elementos aerodinámicos no es para el coche que lo lleva, sino para el de detrás. Lo entenderás muy fácilmente con estas imágenes:

Aerodinamica del difusor CFDCFD-del-difusor-de-Formula-1

En esta primera imagen, puedes darte cuenta de la cantidad de vórtices y de aire turbulento que se genera una vez el aire ha salido del difusor. Estos vórtices y turbulencias no son nada buenos para el coche de detrás, porque el coche de detrás pierde muchísima carga aerodinámica a causa del aire turbulento, lo que hace que no genere tanta carga aerodinámica y en las curvas rápidas no pueda acercase al otro Fórmula 1.

Analisis-aerodinamico-difusor-F1 Si nos fijamos en esta imagen que muestra las zonas de presión que se generan en la parte del difusor, se puede observar una región azul, que indica que la presión en esa zona es baja. Esto hace que el coche de detrás tenga una zona de menor presión, la cual cosa hace que la aerodinámica no funcione de manera óptima y por lo tanto, no se genere toda la carga aerodinámica que sí se puede generar si el F1 estuviese en aire limpio y sin nadie por delante. Esto es el principio básico de los rebufos, porque éstos se generan cuando un coche esta muy cerca de otro, de manera que el coche de detrás tenga menos resistencia aerodinámica y corra más en las rectas, el problema de los rebufos y de ir tan cerca del coche de delante viene en las curvas, porque no se genera la misma cantidad de downforce que si se estuviese rodando en aire limpio. Es por esto que adelantar es tan difícil, porque para adelantar tienes que ser mucho más rápido que el coche de delante para contrarrestar el tiempo que pierdes en las curvas a causa del coche de delante.

Reglamento oficial del difusor de Fórmula 1

Aquí os dejo las medidas según el reglamento oficial de la FIA de esta pieza:

  • Ancho del difusor: el ancho de la carrocería detrás de la línea central de la rueda trasera y menos de 200 mm por encima del plano de referencia no debe exceder de 1050 mm.
  • Longitud del difusor: ninguna parte del automóvil entre 100 mm y 525 mm desde el plano central del automóvil y menos de 200 mm por encima del plano de referencia puede estar más de 350 mm detrás de la línea central de la rueda trasera.
  • Altura y construcción del difusor: a) No debe haber carrocería visible desde debajo del automóvil, que se encuentra entre 175 mm hacia adelante de la línea central de las ruedas traseras y 350 mm hacia atrás de la línea central de las ruedas traseras y está a menos de 450 mm sobre el plano de referencia. b) Todas las partes suspendidas del automóvil situadas detrás de una línea de 175 mm delante de la línea central de la rueda trasera, que son visibles desde abajo y están a más de 250 mm del plano central del automóvil, deben estar al menos 50 mm por encima del plano de referencia.

Reglamento difusor F1

Reglamento difusor Formula 1 Reglamento oficial difusor Formula 1

El difusor soplado de Red Bull de 2011

El difusor soplado de Reb Bull de 2011 fue una innovación que permitió que el equipo Red Bull contase con una ventaja sobre sus rivales. El difusor soplado generaba mucha más carga aerodinámica que un difusor convencional porque redirigía los gases de escape hacia el difusor, la cual cosa hacia que el coche tuviese mucha más carga aerodinámica. Aquí os dejo un pequeño vídeo para que veáis como funciona el difusor soplado de Red Bull. Si queréis más información estad atentos porque en el futuro publicaré un post hablando del difusor soplado de Red Bull de 2011.

El doble difusor de Brawn GP de 2009

El doble difusor de Brawn GP de 2009 fue un gran invento que permitió a Ross Brawn crear su propio equipo y ganar los dos campeonatos del mundo. El doble difusor sirve para hacer que el aire se expanda mucho antes, y de esta manera hacer que se cree el aire se expanda mucho más y genere una succión mayor, y por lo tanto mayor carga aerodinámica. Aquí os dejo un pequeño vídeo para que veáis como funciona el doble difusor de Brawn GP. Si queréis más información estad atentos porque en el futuro publicaré un post hablando del doble difusor de Brawn GP de 2009.

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Resumen
El difusor en la Fórmula 1
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¿Qué es, para qué sirve y como funciona el difusor en la F1? Cuáles son sus características, reglamento, el difusor soplado y el doble difusor, todo esto y mucho más en este post.
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