Un vehiculo de competición es un auto que tiene que tener un funcionamiento perfectamente equilibrado de sus diferentes componentes críticos, alerones, difusores, barras estabilizadoras, suspensiones, neumáticos, etc. Y normalmente cuando movemos alguno de los elementos tenemos que mover su contraparte hasta tener el equilibrio o comportamiento deseado hasta encontrarle su límite.
En el caso de la aerodinámica vemos que los alerones si los vemos de costado tienen el perfil del ala de un avión,(fig1) pero en vez de levantar vuelo, estos están puestos al revés para mantener pegado el auto al piso. Esto es así para aprovechar el efecto del “flujo laminar”. Que le da “sustentación” al avión para que pueda mantenerse en el aire, me detengo un poco en esta parte para entender mejor de que se trata antes de continuar con lo especifico del setting.
El del perfil sustentador. Es el del principio de funcionamiento del ala de avión.
Para entender mejor dicho principio veamos el siguiente gráfico. Evidentemente las flechas que se ven en las corrientes de aire (azul) son una mera representación, puesto que es el perfil el que se desplaza y no el aire.
Este es el perfil típico de un ala de avión. Los perfiles usados en los alerones de los auto de carrera son de sección mucho más delgada y mucho más curvados, pero el principio es el mismo. Aunque otra diferencia sutil es que el avión es de "lift" (alzar) y el de un auto de carrera es el caso inverso.
Veamos que ocurre. Mientras el vehiculo ruge a toda velocidad, un fenómeno invisible está ocurriendo en las superficies de los alerones. La causa de que un auto de carreras se agarre a las curvas viene dada por el empuje que estos generan. Pero. ¿Por qué?:
El aire que se encuentra en el camino del alerón se verá dividido en dos corrientes, una hacia la parte superior y otra hacia la parte inferior. El de la parte inferior se ve obligado a cambiar su trayectoria, esta variación de trayectoria crea un "atasco" donde el aire reduce su velocidad, echando mano de la ley de la "Física casera" que hemos visto en el diagrama, el aire creará allí una zona de presión que le llamaremos P2 , en la parte superior vemos que ocurre lo contrario, el aire encuentra el camino libre y se expande, con el consiguiente descenso de presión P1 , al ser P2 > P1 el aire querrá ir a llenar el vacío, empujando al perfil y generando la fuerza "L" (lift - levantar). Aquí hemos ignorado para simplificar también el concepto - aunque muy importante- de "drag" o arrastre, que es una fuerza paralela a la corriente de salida.
En realidad se puede demostrar con la adecuada instrumentación que la fuerza mayor proviene de la succión P1 y no de la de empuje P2. Todo esto es valido para el ala de avión, recordemos que aquí en un auto de carreras no se trata de “levantar” sino no de “aplastar” o “pegar” el vehiculo al piso o sea al revés.
La línea verde es una línea de "circulación" de aire, la voy a presentar: Se llama Gamma ( G ) y viene a reforzar mi explicación. Gamma dice más o menos así: "Si considero positivo cuando voy a la derecha y negativo cuando vuelvo a la izquierda y voy sumando las partículas de aire que me encuentro por mi camino con el convenio de signos que he mencionado antes, sea cual sea la línea verde que trace alrededor del perfil, mi suma total será siempre cero". ¿Qué significa todo esto? Pues que si considero un instante de tiempo determinado la cantidad que pasa por arriba es la misma que pasa por abajo. Esto se añade para evitar que alguien pueda pensar que nada obliga al aire a acelerarse y a echar por tierra esta teoría.
Así pues, una vez más hemos visto que la velocidad del aire y su presión están íntimamente relacionadas.
Otra dato que tiene interés para un aerodinamista es el coeficiente de sustentación o CL , en su formula queda clara la dependencia de la intensidad de la fuerza L en función de la velocidad relativa del perfil y de la densidad del fluido, así como la del área que se ve afectada por el efecto. Todas estas dependencias son de vital importancia para el rendimiento de los alerones, puesto que mayor empuje cuanto mayor área, también la velocidad nos interesa que sea elevada y por último un aire frío (más denso) aumentara las prestaciones que el aire caliente.
Una manera sencilla de ver como funciona esto en nuestra propia casa lo podemos ver agarrando una cuchara apenas sostenida por la punta de los dedos desde su mango y acercarla a un chorro de agua del grifo, veremos que cuando la acercamos de una manera (la parte de abajo o cóncava) la cuchara se “pega” al agua, observaremos también que el agua tiene una velocidad de salida superior al chorro. Mientras que cuando la acercamos por el otro lado la parte convexa, la cuchara solo rebotará contra el chorro de agua no observando cambio en la velocidad del chorro de agua.
En una carrera la cuestión principal consiste en darle la presión aerodinámica justa necesaria para que el auto alcance la máxima velocidad posible sin que al llegar a una curva siga de largo, mucha presión aerodinámica hace que el auto tengo buen agarre o tenida (dobla mejor) pero le resta velocidad final o de punta, hace también que los neumáticos se caliente mas al tener estos excesiva presión sobre el piso y por lo tanto aumenta el rozamiento de los mismos contra el asfalto. El auto frena mejor también. Y por supuesto que la configuración aguante toda la carrera de acuerdo a la estrategia planeada.
Por lo contrario si le sacamos grados de presión aerodinámica al alerón el auto acelera más rápido al tener menos rozamiento contra el asfalto pero perderemos adherencia en las curvas, (mas adelante hablare de cómo corregir esta deficiencia regulando presión de gomas y suspensión); el auto frenara en trayectos más largos así que hay que regular la presión y distribución adecuada de los frenos para que no se bloqueen. Otro efecto no deseado de tener poca presión aerodinámica es que el auto al tener menor rozamiento con el asfalto tiende a seguir derecho en las curvas haciendo que no siga la trayectoria ideal y “derrapando” ya sea de adelante o de atrás por efecto de la inercia que le provoca su alta velocidad, este movimiento no deseado también produce desgaste en las gomas haciendo que se calienten prematuramente y aumentando su desgaste.
Así que el término justo es lograr que el auto logre la máxima velocidad posible sin que derrape en las curvas. Para ello debemos tomar en cuenta el tipo de circuito en el que correremos.
Si la mayor parte del tiempo digamos un 70% el circuito es de zonas de aceleración pura como es Aston Gp o Gt deberemos colocar poca presión aerodinámica. Así podemos lograr la máxima velocidad posible pero perderemos un poco de tiempo en las curvas cerradas o chicanas trabadas debiendo tener mucho cuidado en ellas ya que el auto estará más preparado para acelerar en trayectos largos que para tomar este tipo de curvas, que requieren más tenida.
Ok, bajo la presión aerodinámica pero pierdo adherencia y velocidad en las curvas, se puede corregir esto?
Si, se puede corregir, es muy lindo marcar la máxima velocidad en un circuito pero el problema se presenta cuando llegamos a la curva donde para frenar el auto y “meterlo” en la curva necesitas tirar un “ancla” para frenarlo y seguir teniendo tenida o agarre. Cómo mencione antes se puede corregir, pero aclaró esto hasta cierto punto. La máxima velocidad posible en un auto la obtendremos de la siguiente manera, la menor presión aerodinámica posible sin perder adherencia, el chasis lo mas cercano posible al piso de manera que los difusores traseros hagan su trabajo y aprovechemos el “efecto suelo” la mayor presión de neumáticos sin perder adherencia u ocasionar demasiado desgaste, la mayor rigidez de la amortiguación sin afectar la frenada, el menor punto de contacto de las superficies de los neumáticos en contacto con el asfalto y la compresión máxima posible de los amortiguadores sin ocasionar demasiado desgaste. El caso extremo de esta configuración la encontraremos en los set utilizados para óvalos.
Correcciones posibles para aplicar cuando bajamos la presión aerodinámica:
- Chequear la presión de los neumáticos, si esta muy alta tendremos un neumático muy duro que ofrece poca resistencia al tener menor rozamiento con el asfalto, probaremos bajando un poco la presión de los mismos así al tener más puntos de contacto entre el neumático y el asfalto tendremos más “agarre” podemos un poco de velocidad final pero mejoraremos la aceleración y el agarre al tener más tracción. (fig 2)
- Chequear el camber o inclinación vertical de las ruedas si tenemos las ruedas muy neutras (cercanas a cero) darles un poco más de inclinación negativas, esto mejora la tenida en las curvas al ofrecer mayor resistencia al desplazamiento lateral, (la trasera mejora la velocidad final y la delantera la trayectoria en la curva), Tendremos que tener siempre presente que en las ruedas a mayor camber, hay menos punto de contacto con el asfalto o sea menor rozamiento a determinada presión por lo tanto mas velocidad, pero toda ganancia ocasiona una perdida en otro sector, esto a su vez esto generará mayor desgaste en las zonas de contacto del neumático (fig 2) al tener que soportar estas todas las fuerzas de las frenadas y la aceleración que si estuvieran repartidas en mayor puntos de contacto en la rueda. Cómo siempre esto es cuestión de prueba y esta íntimamente relacionada a la forma de manejar que tenemos.
- Bajar más la altura del chasis sin que este toque en los desniveles del circuito esto mejora el “efecto suelo” al permitir que el chasis este más bajo el aire que pasa por debajo del auto, se comprime más y a mayor compresión del aire éste sale con mayor fuerza por el difusor (teorema de Bernouille, dinámica de fluidos) haciendo que el auto gane más velocidad y adherencia en general. Hay que tener cuidado que cuando bajamos el chasis desde la altura el recorrido de la suspensión se ve afectada y por lo tanto la frenada. Un auto con poca altura y demasiado rígido absorberá poco los golpes y se puede descontrolar más fácil cuando toquemos un “pianito” o “tumbaperro” o las marcaciones laterales existentes generalmente en las curvas de los circuitos o bien el pasto o grama.
- Chequear la rigidez, una mayor rigidez con una correcta presión de neumáticos asegura una aceleración perfecta mientras más dura, mayor respuesta en la aceleración, menor rigidez, se baja la altura del chasis, mejorando también el efecto suelo y la absorción general de los golpes, como siempre es una cuestión de equilibrio y por supuesto probar mucho.
- Chequear compresión de amortiguación, esta parte de la suspensión es la regulación superior del amortiguador y permite que las ruedas bajen mas rápido luego de recibir un golpe, su función es mantener la mayor parte del tiempo las ruedas “pegadas” al piso demasiada compresión da mayor adherencia, pero ocasiona más desgaste y se pierde algo de velocidad final. Repito como siempre se trata del eterno equilibrio entre ir lo más rápido posible sin salir “volados” e ir “pegados” al piso lo suficiente como para no desgastar demasiado. Nos vemos y hasta la próxima, donde seguiré desarrollando desde lo básico el tema de setting,