¿Qué es la resistencia aerodinámica o drag?

Se denomina resistencia aerodinámica o drag, a la fuerza que sufre un cuerpo al moverse a través del aire. En concreto, esta fuerza se opone al avance del Fórmula 1. La resistencia es siempre de sentido opuesto al sentido del coche.


Se denomina resistencia aerodinámica o drag, a la fuerza que sufre un cuerpo al moverse a través del aire. En concreto, esta fuerza se opone al avance del Fórmula 1. La resistencia es siempre de sentido opuesto al sentido del coche.

Un Fórmula 1, en Monza tienen el mismo Cd (coeficiente de resistencia aerodinámica) que un camión.

La fórmula de la resistencia aerodinámica

La fórmula del drag esta determinada por la velocidad al cuadrado, esto significa que la resistencia aerodinámica es exponencial. Esto quiere decir que si un coche va a 300 km/h tendrá cierta resistencia, pero a 320 km/h tendrá muchísima más porque sigue una trayectoria exponencial y a medida que aumenta un poco la velocidad, la resistencia aerodinámica aumenta muchísimo. Además, que la velocidad este elevada al cuadrado significa que a baja velocidad la resistencia aerodinámica es mínima, y a altas velocidades es máxima. Por este motivo en Mónaco se pone toda la carga aerodinámica posible sin importar la resistencia al avance.

La fórmula del drag esta determinada por la velocidad al cuadrado, esto significa que la resistencia aerodinámica es exponencial. Esto quiere decir que si un coche va a 300 km/h tendrá cierta resistencia, pero a 320 km/h tendrá muchísima más porque sigue una trayectoria exponencial y a medida que aumenta un poco la velocidad, la resistencia aerodinámica aumenta muchísimo. Además, que la velocidad este elevada al cuadrado significa que a baja velocidad la resistencia aerodinámica es mínima, y a altas velocidades es máxima. Por este motivo en Mónaco se pone toda la carga aerodinámica posible sin importar la resistencia al avance.

Donde:

ρ = densidad del aire

CD= coeficiente de resistencia aerodinámica: este Cd lo puedes conseguir una vez has hecho una simulación por CFD.

Af= área frontal del vehículo

Vr= velocidad

¿Cómo se genera la resistencia aerodinámica?

La resistencia aerodinámica se puede generar por diversos métodos:

  • Ángulo de ataque de los alerones
  • Apéndices y alerones aerodinámicos
  • Turbulencias
  • Mayor superficie frontal del coche
  • Diseño del Fórmula 1 poco eficiente aerodinámicamente
  • Neumáticos que no están tapados
  • Entradas de refrigeración de los frenos, motor y otros componentes
  • La viscosidad del aire: la viscosidad hace que el aire se pegue a la superficie, lo que pasará es que el aire que esta tocando la superficie estará parado, y a medida que se aleja de la misma la velocidad aumentará. Esta superficie se la conoce como capa límite o boundary layer, en inglés.

La viscosidad del aire: la viscosidad hace que el aire se pegue a la superficie, lo que pasará es que el aire que esta tocando la superficie estará parado, y a medida que se aleja de la misma la velocidad aumentará. Esta superficie se la conoce como capa límite o boundary layer, en inglés.

  • La densidad del aire: 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 genera tanto drag que si la misma ala la ponemos en un circuito al nivel del mar.

Los Fórmula 1 son unos de los coches con el Cd (coeficiente de resistencia aerodinámica) más alto, al rededor de 1’084 en Mónaco y 0’7 en Monza.

La resistencia aerodinámica en la Fórmula 1

Los motores de Fórmula 1 tienen unos 1.000 cv de potencia, lo suficiente para poder conseguir velocidades superiores a los 400 km/h, pero jamás se ha conseguido esa velocidad con un F1. ¿Pero por qué, si tienen la potencia necesaria? La respuesta se llama resistencia aerodinámica. Los Fórmula 1 son unos de los coches con el Cd (coeficiente de resistencia aerodinámica) más alto, al rededor de 1’084 en Mónaco y 0’7 en Monza.

Para que te hagas a la idea de lo alto que es eso te pongo una comparativa, el Cd de un paracaídas es de 1’33. Los Fórmula 1 son prácticamente paracaídas con ruedas porque su resistencia al avance es bestial. Para que quede más claro la cantidad de resistencia aerodinámica de un F1 solo hace falta explicar que cuando únicmente se levanta el pié del acelerador en un F1 a 300 km/h se experimenta una deceleración de 1 g a causa del drag, que es la misma que consigue un coche deportivo usando sus frenos al máximo.

Aquí te dejo una tabla para que puedas comparar los Cd de diversos objetos:

CuerpoCd
Volkswagen XL1 (2013)0'189
Tesla Model S (2012)0'24
Opel Insignia (2009)0'27
Audi A3 (2003)0'32
Audi A6 (1997)0'28
BMW Serie 1 (2004)0'31
Citroën CX (1974)0'36
Citroën C4 coupe0'28
Opel Astra (2004)0'32
Peugeot 807 (2002)0'33
Renault Espace (1997)0'36
Renault Espace (2002)0'35
Camión con deflectores0'70
Autobús0'49
Motocicleta 0'70
Fórmula 1 en Mónaco (el mayor)1'084
Fórmula 1 en Monza (el menor)0'70
Paracaídas1'33
Perfil alar simétrico0'05
Esfera0'1

 

 

Un Fórmula 1 en Monza tienen el mismo Cd (coeficiente de resistencia aerodinámica) que un camión.

 

Los ingenieros tienen que tener en cuenta la resistencia aerodinámica del coche para cada circuito, pues no es lo mismo el circuito de Monza que el de Mónaco. Solo tienes que observar los Cd que tiene un Fórmula 1 en cada circuito. Hay circuitos donde no penaliza la resistencia aerodinámica, pero hay otros que lo hace, y mucho. En el circuito de Monte Carlo no importa la resistencia aerodinámica porque no se cogen velocidades elevadas y lo único que interesa es poner el máximo downforce posible. En cambio, en Monza es necesario que el coche no tenga resistencia aerodinámica para así poder ir lo más rápido posible en las rectas.

¿Entonces, por qué en Monza no se va sin alerones?

La respuesta es que si no se va con alerones el coche seria incontrolable, porque esos alerones proporcionan downforce. Este downforce permite que el coche sea controlable en las rectas, frene en menos distancia, acelere más rápido, tome las curvas a mayor velocidad y también permite que la velocidad máxima se alcance antes a causa de la mayor aceleración de la que dispone un coche con downforce. Por lo tanto, en Monza se va muy descargado aerodinámicamente, pero no se quitan los alerones porque si no el coche seria muy lento en las curvas y no merecería la pena. Todo se basa en encontrar le equilibrio perfecto.

¿Y qué pasa en circuitos que tengan curvas rápidas y largas rectas como Silversone?

En este tipo de circuitos como Silverstone, o Barcelona es importante un coche lo más eficiente aerodinámicamente.

En este tipo de circuitos como Silverstone, o Barcelona es importante un coche lo más eficiente aerodinámicamente.

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.

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.

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Categorías: Aerodinámica

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