Difusores soplados en la F1

Hola de nuevo queridos lectores,

Hoy me gustaría hablaros de Fórmula 1, aprovechando la polémica que se ha montado alrededor de los dichosos “escapes soplados” o, mejor llamados, “difusores soplados”. Y es que puede que algunos de vosotros os preguntéis, ¿qué narices es eso de los difusores soplados? Pues bueno, vamos a ver si podemos aclararlo un poco.

Para empezar, debemos hablar acerca del difusor. El difusor de un fórmula 1 es una pieza del monoplaza que se encarga de generar agarre de forma aerodinámica. Este agarre, o carga aerodinámica, es muy importante en un f1 pues son coches muy ligeros. Cuanto mayor sea el agarre (grip en inglés) menos energía se desperdiciará por fricción entre los neumáticos y el asfalto y, por lo tanto, habrá una mayor transmisión de la energía del motor, lo que se traduce en una mayor aceleración. Pero… ¿A mayor agarre no se generará a la vez una mayor resistencia al avance? Correcto. Al aumentar el agarre del coche estaremos disminuyendo su velocidad punta. Normalmente habrá que estudiar cada circuito para encontrar la configuración adecuada entre carga aerodinámica y velocidad (entre otros parámetros). Si el circuito dispone de muchas curvas rápidas una mayor carga aerodinámica facilitará el paso por curva, ganando tiempo. En las curvas lentas esto afecta poco, pues los efectos aerodinámicos sólo son apreciables a velocidades medias o altas.

Difusor Brawn GP y Difusor McLaren MP4-18

¿Y cómo genera agarre el difusor? Pues valiéndose del Efecto Venturi. Este efecto, que también veremos más adelante cuando hablemos de aviación, consiste, básicamente, en que al aumentar la velocidad a la que circula un fluido (en este caso el aire) en un espacio cerrado se produce una disminución de su presión. En un F1 se introduce aire por la parte frontal del monoplaza, redirigiéndolo por unos conductos debajo del coche hacia el difusor, ubicado en la parte trasera. Mediante el difusor variamos la velocidad del aire provocando una disminución de su presión. La diferencia entre la presión del aire que circula por encima del coche (mayor presión) y la que sale a través del difusor (menor presión) genera una fuerza hacia el suelo que “succiona” el coche hacia el asfalto y produce ese agarre que comentábamos anteriormente.

Hasta aquí no hay nada nuevo, este es el funcionamiento de un difusor de f1, que es completamente legal y lleva usándose desde 1981 cuando lo introdujo Lotus. Anteriormente incluso se había utilizado alguna turbina para generar este efecto de forma activa, pero fue prohibido.

Efecto Venturi

Y así llegamos a los famosos difusores soplados. La idea de estos es forzar el paso de una corriente de aire por los difusores incluso a bajas velocidades. Como hemos visto el uso del difusor es mucho más notorio a altas velocidades, ya que es cuando mayor es la diferencia de presiones y, por tanto, cuando más agarre se genera. Sin embargo, a bajas velocidades el monoplaza no puede beneficiarse de este efecto ya que la corriente de aire es muy pequeña.  Por ello, alguien se le ocurrió la idea de situar el escape del motor (sí, sí, el tubo de escape) en la parte frontal del coche de forma que esos gases fueran redirigidos hacia el difusor para ser expulsados bien por dentro, o bien por fuera del propio difusor, pues según el caso esto puede aumentar su eficacia (recordad que su efecto se basa en la diferencia de presiones).

Sin embargo, a pesar de sus ventajas el difusor soplado introducía un nuevo problema, y es que el flujo de aire generado está relacionado con la presión sobre el pedal acelerador. Esto significa que el agarre varía en función de si se está pisando o no el acelerador, lo que modifica completamente la maniobrabilidad del vehículo, complicándola notablemente.

Intentando disminuir este incómodo efecto, dentro de los difusores soplados podemos distinguir entre dos tipos, el soplado frío y el soplado caliente. Veamos la diferencia entre ambos, pero antes, un brevísimo resumen del funcionamiento de un motor de combustión interna de cuatro tiempos.

Como muchos ya sabéis, en un motor de combustión común (incluido el de un F1) existen cuatro tiempos o fases: admisión, compresión, explosión (o expansión) y escape. La idea básica es la siguiente:

–          En la fase de admisión se abre la válvula de admisión que permite la entrada de la mezcla de aire y combustible.

–          En la fase de compresión se cierran las dos válvulas (admisión y escape) y la mezcla se comprime.

–          En la fase de explosión se produce el máximo en la compresión y a la vez, la bujía genera una chispa que explota la mezcla, impulsando el pistón de nuevo hacia abajo. Esta es la fase en la que el motor genera potencia.

–          En la fase de escape se abre la válvula de escape dejando salir los gases provocados por la explosión.

Motor de combustión interna de cuatro tiempos

Pues bien, el soplado frío consiste en que, al soltar el acelerador, se abre la admisión del motor pero no se inyecta combustible, dejando pasar el 75% de los gases que se expulsan con el acelerador a fondo. De esta forma el motor no genera potencia (deseable si no se está presionando el acelerador, ¿verdad?) y a la vez el monoplaza se beneficia de un mayor flujo de aire y, por lo tanto, un mayor agarre.

Otra técnica es el soplado caliente que consiste en que, al soltar el acelerador, vuelve a abrirse la admisión del motor, pero esta vez sí que se inyecta combustible. Dado que tampoco se desea generar potencia, se retrasa el encendido, haciendo que la bujía genere la chispa un poco más tarde, en la fase de escape, no transmitiendo potencia y produciendo un mayor flujo de gases a la salida y, de nuevo, un mayor agarre.  Esta técnica es más delicada que la anterior, ya que aumenta mucho la temperatura de las válvulas y algunos otros elementos, por lo que al final se traduce en una menor fiabilidad del motor. Además de todo esto, como podréis deducir, se produce un aumento del consumo de combustible.

Estos sistemas no se están usando continuamente, sino que se permite su modificación mediante el uso de mapas de motor, que controlan electrónicamente el funcionamiento de las válvulas de admisión, escape, bujías…  de forma que podamos adaptar el motor del monoplaza a cada situación (mayor potencia, ahorro de combustible, menor temperatura del motor…)

Los que hayáis escuchado las noticias deportivas recientemente habréis escuchado que, para el GP de Valencia de 2011 se había decidido permitir tan sólo un 10% hasta 12.000 rpm o un 20% hasta 18.000 rpm. Esto no es más que el grado de apertura permitido para la admisión del motor con el acelerador levantado (tanto para soplado frío como caliente). Hacer modificar estos valores a última hora puede influir en la fiabilidad de los coches, o eso alegaron algunas escuderías, y por lo tanto finalmente se permitió un 50%.

Un coche de F1 está definido por todos sus parámetros de configuración y el más mínimo cambio afecta a su comportamiento. Por ejemplo el Red Bull RB6 con difusor soplado tiene el escape en el fondo del monoplaza, haciendo necesaria un tipo de suspensión muy concreta para evitar el calentamiento en determinadas piezas de fibra de carbono. Por otra parte, Red Bull también le ha sacado partido al cambio en la posición de los escapes, ya que parte de sus gases van a los neumáticos traseros, acelerando su calentamiento y mejorando, por tanto, su rendimiento.

El problema, desde mi punto de vista, está en que se intentan evitar estos cambios a última hora, alterando por completo el funcionamiento del monoplaza y sin dejar margen a los ingenieros para recurrir a otras opciones. Esto, aunque es en parte cierto, también ha permitido a otros equipos utilizarlo como excusa para no prescindir de esa ventaja técnica frente a otros equipos.

Y vosotros… ¿qué opináis?

Modelo de f1rft mod para rFactor

Por otra parte, no quería dejar pasar la ocasión para invitaros a todos los que os guste la simulación de carreras virtuales (incluyendo f1, por supuesto) a pasaros por una web amiga, de la cual formé parte del staff hace ya mucho tiempo, www.netdrivers.es. En esta web se organizan campeonatos  y carreras de distintos tipos de competiciones, pero eso sí, siempre teniendo en cuenta que lo que se persigue es una simulación, no un simple juego arcade. Si os interesa ese mundillo seguro que lo pasaréis genial y acabareis aprendiendo mucho acerca de aerodinámica y los parámetros que configuran los monoplazas de f1…

…Ya oigo el rugir de los motores!