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El Difusor

Mucho se viene hablando de los difusores desde la temporada 2009, pero ¿en qué consiste realmente un difusor? Los difusores, no solo están presentes en la Formula 1, si no en todas las categorías de carreras de coches, en las que la aerodinámica es un factor importante. Incluso algunos turismos convencionales, llevan difusores bien trabajados. Como definición de difusor, podríamos decir que es una parte del fondo del coche, situada generalmente en la parte trasera, que incrementa la altitud del fondo con respecto al suelo de forma gradual. En el caso de los monoplazas de Formula 1, el difusor va situado debajo del alerón trasero. Existen difusores de muchos tipos, formas e inclinaciones posibles. La mayoría, tienen unas determinadas medidas y formas, para ajustarse a la normativa de la categoría a la que pertenecen. Las funciones principales de un difusor son:

El difusor extrae aire del fondo del coche

Los monoplazas de Formula 1, tienen como objetivo principal pegarse lo más posible al suelo, utilizando la carga aerodinámica. La carga aerodinámica, se genera cuando en un perfil, el flujo de aire que va por debajo de él es de baja presión. Entonces, la presión normal que hay encima del perfil, empuja al monoplaza hacia abajo. La manera de conseguir una baja presión, es hacer que el aire fluya más rápido en una zona, que en otra. Para conseguir este efecto, utilizamos un difusor. A medida que el aire avanza a través del difusor, este, tiene cada vez un mayor volumen, que es necesario ocupar. Entonces, el aire del fondo del coche, se acelera, para ocupar ese espacio libre.

El difusor adapta el flujo del fondo del coche al aire normal

Como hemos visto en el anterior punto, el difusor consigue que por la parte baja del coche halla una presión más baja que la del ambiente. Al terminar el fondo plano, si esta baja presión saliese a la presión ambiente sin ser “tratada”, produciría numerosas turbulencias, lo que aumentaría la resistencia al avance del coche. Entonces es cuando entra en juego el difusor. El difusor, va aumentando suavemente la presión del aire, para que se incorpore al flujo de aire normal lo más parecido a él posible. El difusor, una de las piezas más importantes de un coche de Formula 1 actual, ya que genera mucha carga aerodinámica, en relación al resto del coche.

Los Difusores Soplados

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, surgió la idea de situar el escape del motor 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. 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 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, etc., de forma que podamos adaptar el motor del monoplaza a cada situación (mayor potencia, ahorro de combustible, menor temperatura del motor). A partir del GP de Inglaterra de 2011, la FIA decidió 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). Dadas las quejas de algunos equipos se decidió por unanimidad volver a suprimir la restricción de los gases en frenada hasta el término de la temporada.

Un coche de F1 está definido por todos sus parámetros de configuración y el más mínimo cambio afecta a su comportamiento. Por ejemplo el RB6 con difusor soplado tenía 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. Con el RB7 le sacaron 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. Para la temporada 2012, por normativa, se vuelven a los escapes periscopio y por tanto se imposibilita que los gases maximicen la eficacia del difusor.

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