¿Qué es un túnel de viento de Fórmula 1?

Un túnel de viento es un complejo dispositivo diseñado para simular el recorrido y el comportamiento de un flujo de aire controlado, es decir, con determinadas condiciones de temperatura, presión, etc,  alrededor de un objeto.

Hay muchos tipos de túneles de viento, dos grandes tipos son los túneles de viento de circuito cerrado, y túneles de viento de circuito abierto. En la Fórmula 1 se utilizan los primeros porque el flujo de aire es más uniforme que en los abiertos.

Túnel de viento Red Bull

Los equipos de Fórmula 1 se gastan entre 60 y 100 millones de $ para hacer su propio túnel de viento en su fábrica.

¿Cómo funciona un túnel de viento de F1?

La infraestructura básica consta de una turbina que introduce aire en una estancia. En la otra punta encontramos una zona que se llama estructura de salida al exterior o de recirculación del aire generado. Un elemento del que disponen los túneles de viento para mantener estable la temperatura a la que se esta haciendo la prueba son intercambiadores de calor.

Para que el flujo de aire llegue a la zona donde esta el coche lo más laminar y homogéneo posible, los túneles del viento disponen de una zona con difusor (que es el elemento más sensible a errores de diseño) y deflectores laterales. Hay que destacar que hoy en día también se trabaja con flujos de aire turbulento.

Además, los túneles del viento de F1 disponen de una zona más ancha del resto, esto permite que, mediante el efecto Venturi el aire aumente de velocidad porque disminuye la presión, y de esta manera la velocidad del aire aumente. Esto sirve para que el aire aumente de velocidad sin la necesidad de acelerar más la turbina.

Túnel de viento Ferrari

¿Qué se necesita para usar un túnel del viento de F1?

En el túnel del viento no se introduce un Fórmula 1, ya que esto seria muy costoso. Para ahorrar costes los equipos disponen de maquetas que son un 60% del coche real, estas maquetas son las que se introducen en el túnel para hacer las pruebas aerodinámicas.

La sección donde se lleva a acabo el test tiene un tapiz rodante (que es lo que hace girar las ruedas, es como una cinta transportadora que se mueve a la velocidad indicada, también puede moverse lateralmente para simular que el coche esta en una curva), un sistema de sujeción y un sistema de medida de las cargas a las que esta sometido la maqueta.

Cuanto mayor sea la escala de la maqueta y la separación de las paredes del túnel, mejores serán las mediciones y, por tanto, mayores serán las posibilidades de obtener un estudio aerodinámico fiable y preciso. Para que el test sea preciso, la maqueta debe ser idéntica al modelo real para que los resultados sean válidos y eso incluye elementos de fabricantes externos como es el caso de los neumáticos.

Maqueta Manor Fórmula 1 túnel de viento

Normativa del túnel del viento de F1

Los túneles del viento son grandes estructuras que requieren una gran inversión en construir, mantener y usar. Por ello la FIA ha establecido ciertas normas en cuanto al uso de los túneles del viento en la Fórmula 1 para ahorrar costes.

  • No se pueden hacer más de 65 simulaciones a la semana: esto hace que los equipos se piensen muy bien qué simular y cómo simular esa o esas piezas en cuestión.
  • No se pueden utilizar modelos a una escala mayor del 60% del original: esto hace que los datos se tengan que extrapolar, no es lo mismo hacer pruebas aerodinámicas con un coche a medida real que con una maqueta del 60% del tamaño real.
  • La velocidad máxima del flujo de aire es de 50 m/s, unos 150 km/h: esto es una limitación muy importante, porque a más velocidad las turbulencias y el comportamiento del flujo de aire varia enormemente. Además, 150 km/h es una velocidad muy baja para un Fórmula 1, esto provoca que todos los datos recogidos en el túnel del viento tengan que ser sometidos a una extrapolación para determinar cómo se comporta el aire a velocidad real y con un coche real, no una maqueta.

Ventajas de un túnel de viento en la F1

  • Las simulaciones son muy precisas: estas simulaciones son mucho más precisas que las obtenidas por CFD. Al fin y al cabo lo otro es un programa de simulación y el túnel de viento es algo real que hace que el aire se comporte tal y como se comportaría en la pista.

Desventajas de un túnel de viento en la Fórmula 1

  • Es muy costoso tener un túnel del viento, por eso la FIA ha diseñado diversas normas en su reglamento para limitar el uso de los túneles de viento. Los equipos de Fórmula 1 se gastan entre 60 y 100 millones de $ para hacer su propio túnel de viento en su fábrica.
  • Su uso esta limitado a 65 test por semana.
  • El uso de un modelo a escala hace que los datos se extrapolen matemáticamente a la realidad, la cual cosa puede provocar errores.
  • La velocidad del flujo de aire esta limitada a 50 m/s, unos 150 km/h. Estas velocidades son muy bajas para un F1, y provoca que si estos van a 300 km/h el comportamiento del aire cambie completamente.
  • El suelo rodante no permite recrear la realidad del asfalto, la cual cosa dificulta el análisis del flujo de aire que circula por esa zona.
  • Las paredes laterales hacen que el flujo de aire no se comporte igual al 100% que en la realidad, por lo tanto es necesario extrapolar los datos.
  • Son infraestructuras muy grandes y no están en todos los sitios, esto hace que las maquetas tengan que ser transportadas. Un ejemplo de esto es el equipo McLaren, que tiene que ir al túnel del viento de Toyota porque el suyo esta obsoleto.

¿Por qué se usa el túnel del viento en la Fórmula 1?

El túnel del viento se utiliza para obtener información precisa sobre las fuerzas aerodinámicas que actúan en el monoplaza: carga aerodinámica, resistencia aerodinámica, fuerzas laterales, etc. Todas estas fuerzas se miden mediante balanzas de alta precisión situadas debajo de cada neumático y en los diferentes soportes que sujetan la maqueta del Fórmula 1.

Para determinar cómo se mueve el flujo de aire a través del modelo se utiliza humo, parafina, cámaras de vídeo de alta velocidad (estas cámaras captan el flujo de aire sin necesidad de poner humo o parafina y son el método más utilizado por los equipos de Fórmula 1 actualmente), unos softwares de análisis de imágenes, etc, que hacen posible visualizar y analizar el flujo de aire.

Túnel de viento

El túnel de viento ofrece información real, la cual tiene que ser extrapolada porque hay varias limitaciones respecto a su uso para reducir costes. Además, este aparato resulta muy costoso porque hay que construir maquetas a escala. No obstante, el túnel de viento sigue siendo una herramienta básica para cualquier equipo de Fórmula 1.

Para minimizar algunos de sus inconvenientes, el túnel de viento se combina con el uso de parafina y CFD, aunque este no proporciona datos tan precisos como el túnel del viento.

Documental del túnel del viento de Fórmula 1 de Sauber

 

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