martes, 27 de octubre de 2009

Previo cuarto programa (28/10/09)

Todo tecnología. Alerones. II

Seguimos con las características fundamentales de los alerones. Hace un par de semanas se analizaron los parámetros que caracterizan un alerón de un sólo plano (ver el topic del segundo programa). En particular, se discutió el efecto del ángulo de ataque de un alerón sobre el coeficiente de sustentación. A continuación se muestra el campo de presiones (en realidad, se muestran los valores del coeficiente de la presión, Cp, que está íntimamente relacionado con la presión que existe alrededor del ala). Se muestra una secuencia de una ala (en particular un ala NACA 0012, es decir, un ala simétrica y sin curvatura) con diferentes valores del ángulo de ataque, desde 0º hasta 15º. Es interesante no sólo visualizar el campo de presiones, sino cómo Cl, el coeficiente de sustentación (lift coefficient, que es negativo, es decir, genera carga aerodinámica) aumenta a medida que el ángulo de ataque aumenta. También es interesante observar cómo el Cd, el coeficiente de arrastre (drag coefficient), relacionado con la fricción o resistencia, aumenta al aumentar el ángulo de ataque.

En la primera gráfica, mostrada en el topic del segundo programa, se observa el efecto que tiene el aumento del ángulo de ataque sobre el coeficiente de sustentación. Como se puede observar, al elevar el ángulo de ataque se aumenta la carga aerodinámica, hasta un cierto límite, en el que el alerón deja de generar carga aerodinámica.




A continuación se pueden visualizar las líneas de flujo y el coeficiente de presión para una sección NACA0012 (básicamente en una sección estándar de ala simétrica). Hay que tener en cuenta que las simulaciones se realizaron para el caso de un ala infinita (no es un ala real tridimensional y finita), y que la aplicación utilizada no tiene en cuenta la turbulencia, y por tanto, no predice la entrada pérdida del ala para ángulo de ataque muy elevados. Son, por tanto, resultados cualitativos, pero que sirven para visualizar de un modo más realista cómo es el flujo en una sección alar. De arriba hacia abajo, se muestran los flujos de alas simétricas, con ángulos de ataque de 0º, 5º, 10º y 15º.










Otra figura mostrada en el topic del segundo programa fue el efecto de la curvatura (alerón simétrico y no simétrico).




En las figuras que se muestran más abajo, se observa el flujo de aire sobre un alerón tipo NACA0012 (modificado para incluir cierta curvatura o asimetría entre las superficies superior e inferior). En particular, de arriba hacia abajo, tenemos el flujo sobre alerones con un 5%, 10% y 15% de curvatura respectivamente (el tanto por cierto se refiere al porcentaje sobre la cuerda del ala, es decir, la distancia entre el borde de ataque y el borde de fuga).








Finalmente, es interesante mostrar el flujo sobre alerones no simétricos que tiene un ángulo de ataque diferente de cero. En la siguiente secuencia se observa un alerón tipo NACA0012 (modificado con una curvatura del 10%) con ángulos de ataque 5º, 10º y 15º. Es interesante poner de manifiesto las diferencias entre estos flujos (en particular, de los coeficientes de sustentación y arrastre de alerones con curvatura).










El resto de la sección 'Todo tecnología' del programa se hoy se dedicará a explicar cómo generar carga aerodinámica haciendo uso de varios planos en el alerón, incluyendo 'slats. El resto de tópicos se encuentran en la parte correspondiente al segundo programa.

miércoles, 14 de octubre de 2009

Previo segundo programa (14/10/09)

Todo tecnología. Alerones.

Como mencioné con anterioridad, he aquí un adelanto gráfico de lo que se hablará esta tarde en la seccción Todo tecnología del programa de esta tarde. En la primera figura podemos ver los parámetros que caracterizan un alerón de un sólo plano. Todas las magnitudes que aquí aparecen y otras que se mencionarán por la tarde, se definirán convenientemente.





Es importante, antes de seguir, entneder qué significa que un alerón entra en pérdida, o que el flujo de aire se separa. La figura siguiente muestra, de manera esquemática, como el flujo de aire por la parte inferior del ala se 'desprende', produciendo la entrada en pérdida del alerón, o en otras palabras, dejando de generar carga aerodinámica.





En el programa discutiremos el efecto de diferentes parámetros sobre el coeficiente de sustentación (a mayor coeficiente de sustentación, mayor carga aerodinámica, y por tanto, mayor agarre del vehículo al asfalto). En realidad, la carga aerodinámica depende de la densidad del aire, de la velocidad del flujo al cuadrado, del área del alerón y del coeficiente de sustentación.



En la primera gráfica se muestra el efecto con el ángulo de ataque. Es interesante ver que al aumentar el ángulo de ataque se aumenta la carga aerodinámica, hasta un cierto límite, en el que el alerón deja de generar carga aerodinámica.





Las siguientes dos figuras muestran el efecto del grosor del alerón y de la curvatura (alerón simétrico y no simétrico).







Veremos también que la forma de generar mayor carga aerodinámica pasa por disponer de mayor área de ala (restringido por normativa generalmente) o aumentar el coeficiente de sustentación. Para ello se suelen usar alerones con varios planos. En las dos siguientes figuras se muestras dos tipos de configuraciones de alerones con un flap adicional colocado en el borde de fuga del plano principal.








La gráfica siguiente muestra el efecto sobre el coeficiente de sustentación, en función del ángulo de ataque, de la curvatura y de la presencia de flap. Es interesante, no sólo el aumento drástico del coeficiente de sustentación, sino también del adelantamiento (en ángulo de ataque) de la entrada en pérdida.






Si aún queremos o necesitamos más carga aerodinámica podemos añadir un flap adicional, y visualizar su efecto en la gráfica de más abajo. Incluso, en la tercera figura, vemos una solución adapata hace años en la CART, en la que se añadió un cuarto flap en configuración extrema.










Cuando se dispone de alerones con múltiples flaps, que generan grandes cantidades de carga aerodinámica, el conjunto suele entrar en pérdida con prontitud. Para evitar todo esto se suele recurrir al posicionamiento de una aleta o en inglés slat, que no es más que otro flap. El efecto sobre el coeficiente de sustentación es bien claro, como se ve en la gráfica inferior.







Pero todo esto no es nuevo, apareció hace mucho tiempo en los aviones y hoy en día se sigue usando en aviones comerciales.





Finalmente, no sé si hoy podremos hablar de ello, es importante tener en cuenta que el alaerón no es bidimensional, sino tridimensaional, y por tanto, deber tener un fin, o en términos más técnicos, condiciones de contorno. Ahí entran las derivas laterales (endplates en inglés).




Otro recurso muy usado, más específico de vehículos de competición, son los flaps de Gurney, de los que también hablaremos.




Finalmente, el efecto suelo, o interacción del alerón con el suelo, es de vital importancia, como muestra la gráfica siguiente.





Las formas de los alerones delanteros, que no sólo generan carga aerodinámica, sino también modelan el flujo que entra por delante del monoplaza, para canalizar el aire por debajo del fondo, por encima, evitar que el aire llegue directamente a los neumáticos, y y al mismo tiempo permitiendo canalizar el aire adecuadamente a los pontones laterales para la refrigeración del motor. Casi nada!





sábado, 10 de octubre de 2009

Post primer programa (07/10/09)

Lo primero es pediros disculpas por no haber colgado antes la información que os prometimos, tanto antes de la emisión del programa como durante la propia emisión. Hemos tenido mucho trabajo adicional, porque recordad que al fin y al cabo somos profesores y tenemos otras muchas obligaciones. Pero bueno, como lo prometido es deuda, aquí tenéis algunas muestras de lo que os comentamos.

Mitos y leyendas. El Williams FW15C.

El FW15C fue el sucesor del FW14B. Como comentamos en el programa, se pueden apreciar diferencias significativas entre ambos vehículos. En la primera imagen podemos ver el FW14B y en la segunda el FW15C. Se pueden apreciar las diferencias que comentábamos en el programa de radio: morro más afilado y delgado, pontones laterales más perfilados y capó motor mejorado, lo que le permitió obtener un mejor rendimiento aerodinámico.




También muy interesantes los enlaces que dejamos más abajo sobre la suspensión activa, uno de las ventajas tecnológicas con las que contaba el FW15C. Aunque están en inglés, creo que mil imágenes, en algunas ocasiones, valen más que mil palabras. Los videos que os copio aquí son cortesía de uno de los miembros de la web de Paranerdos Digitales.

En el primer video podéis ver un reportaje general, a modo de tributo, a la suspensión activa en la Fórmula 1.



En este segundo video se muestra con mayor detalle como funciona la suspensión activa en un Lotus, también de Fórmula 1.



Finalmente, se muestra en este último video cómo funciona la suspensión activa en los coches de calle. Es muy interesante visualizar las diferencias de conducción y respuesta en dos coches, uno con suspensión tradicional y otro con suspensión activa.



Todo tecnología. Breve introducción histórica a los alerones y efecto suelo.

Como se comentó en el programa del pasado miércoles 7 de octubre, los primeros alerones se vieron en un Chaparral 2E en el que se podía modificar en ángulo de ataque de un alerón desde el interior del cockpit (esta semana hablaremos con más profundidad sobre ellos). Si os fijáis, el Chaparral 2E sólo tenía alerones traseros.





La siguiente evolución desde estos vehículos fue, entre otros, un Chaparral 2J, que sustituyó el alerón trasero como fuente generadora de carga aerodinámica por dos motores de motos de nieve en la parte trasera. Esto tenía un único objetivo: extraer la mayor cantidad de aire posible del fondo del vehículo para generar efecto suelo. Toda una 'pasada'.








Los primeros alerones se vieron en el Brabham BT26, en el año 1968. Si os fijáis bien, veréis lo frágiles que eran los anclajes de los alerones traseros. Esto, obviamente, ha cambiado, debido al peligro que entrañaba este procedimiento de sujeción.









El año siguiente, en 1969, vimos al Lotus 49B provisto de alerones. En este caso, según mi opinión, la sujeción del ala trasera es todavía más peligrosa. Fijaos en las delgadas barras de sujeción. Resulta también curiosa la elevación impuesta al alerón. Está claro que el aire que llega a ese alerón es mucho más limpio que el que llegaría si fuera más abajo, proveniente de la parte del chasis del monoplaza. Obviamente, la FIA todavía no había tomado cartas en el asunto. Pronto las tomó y fijó la normativa en alerones haciéndola mucho más rigurosa.




También hablamos del Lotus 79, que corrió durante la temporada de 1978, el primer coche diseñado específicamente para generar efecto suelo de un modo eficaz, resultado de las investigaciones de Peter Wright, Tony Rudd y Ralph Bellamy, dirigidos por Chapman. Este coche, como su antecesor el Lotus 78, fue diseñado haciendo uso del túnel de viento de Imperial College London, el único por aquel entonces con suelo móvil. Son muy interesantes las grandes tomas de aire de los pontones, su diseño, especialmente el interior en forma de ala invertida para generar aún más carga aerodinámica, y la parte trasera del coche, con alerón trasero doble incluido (hoy en día no están permitidos alerones con múltiples alas en la parte trasera), que trabaja en sincronía perfecta para extraer el aire del fondo, el proveniente de los pontones, y el aire que circula por la parte superior del monoplaza.





miércoles, 7 de octubre de 2009

Primer programa (07/10/2009)


Esta tarde se inaugura nuestro programa Safety Car en Uniradio, la radio de la Universidad de Huelva. Como ya sabéis, el programa se emitirá en directo, de 19:00 a 20:00 horas. Para el día de hoy hemos decidido comenzar con las siguientes secciones, cuyos contenidos os adelanto brevemente a continuación:

1) Noticias y novedades. Repasaremos brevemente las últimas noticias que se han producido en el mundo de la Fórmula 1.

2) Mitos y leyendas. Echaremos una mirada al pasado y comentaremos las principales características de todo un mito de la Fórmula 1, el Williams FW15C, el monoplaza que pilotaron Alain Prost y Damon Hill durante la temporada de 1993, con la que el equipo británico se hizo con ambos títulos, el de pilotos y constructores. Intentaremos no centrarnos en los datos y discutir un poco sobre las maravillas técnicas de este monoplaza, considerado el vehículo más avanzado tecnológicamente de todos los tiempo.

3) Todo tecnología. Siguiendo uno de nuestros objetivos principales, intentaremos desgranar los misterios técnicos, tan complejos y en muchas ocasiones de entender, de la aerodinámica. No será una revisión exhaustiva, sino un pequeño refrigerio para este primer programa. En sucesivas ediciones de Safety Car trataremos de adentrarnos con mayor profundidad en los detalles más interesantes de esta disciplina de la Mecánica de fluidos que tan importante papel juega a la hora de diseñar un vehículo de competición. Hoy nos centraremos en los principios fundamentales y comentaremos los dos mayores hitos conseguidos en los años 60 y 70: la introducción de los alerones y el descubrimiento del efecto suelo.

4) El Invitado de la semana. Como ya os adelantamos hace poco, nuestro invitado esta semana ha sido David Plaza, redactor de la revista Grand Prix Actual, la única revista 100% española dedica exclusivamente a la Fórmula 1. Con David mantuvimos una muy interesante conversación sobre cuestiones de actualidad en la Fórmula 1 y que esta tarde, a partir de las 19:30 horas, emitiremos íntegramente.

Tras finalizar el programa colgaremos en este misma entradas fotos, información adicional y cualquier comentario que pueda resultar útil para vosotros. Si tenéis dudas o queréis hacernos alguna pregunta, podéis hacer un comentario en esta misma entrada o escribirnos un correo a nuestra dirección: safetycar@uniradio.uhu.es.

Esperamos que os guste el programa. Disfrutad y un saludo.

lunes, 5 de octubre de 2009

Entrevista con David Plaza

Hola a todos,

Como ya os indiqué en el anterior tema, en el debut del programa Safety Car, nuestro Invitado de la semana será David Plaza. La entrevista se ha grabado hace apenas media hora. Tengo que decir, sin miedo a equivocarme, que han sido los 25 minutos más agradables que he pasado desde hace tiempo hablando sobre Fórmula 1. No está bien que lo diga yo, sino más bien vosotros cuando lo escuchéis el próximo miércoles por la tarde, pero creo que ha quedado algo decente. Esperamos que os guste y que disfrutéis escuchando la entrevista con David. Hemos hablado de Grand Prix Actual (sólo brevemente, pero habrá más oportunidades de acercarnos más a la revista española de F1), de la temporada de Brawn GP y sus pilotos, de Reb Bull y el diseño del RB5, y del fichaje de Fernando Alonso, haciendo especial hincapié en qué significará para Ferrari y para los ferraristas, para todos los ferraristas. Esperamos que os guste.

viernes, 2 de octubre de 2009

Los preparativos en marcha ...

Los preparativos para el comienzo del programa Safty Car, el programa de Uniradio de la Universidad de Huelva dedicado íntegramente a Fórmula 1, están en curso. El pasado martes, José Rodríguez Quintero y un servidor (Felipe Jiménez Blas) realizamos la grabación del programa piloto. La prueba resultó satisfactoria y el próximo miércoles, de 19:00 a 20:00h, nos lanzaremos en directo con nuestro primer programa. No os lo perdáis. Escúchanos en directo a través de internet (http://www.uhu.es/uniradio)

Para este primer evento tenemos preparadas cuatro secciones que serán prácticamente fijas en nuestro programa: (1) Noticias y novedades, (2) Mitos y Leyendas, (3) Todo tecnología y (4) El Invitado de la semana. A la espera del GP de Japón, que se está celebrando ya desde el mítico trazado de Suzuka y que vuelve al calendario de la Fórmula 1, en la sección Noticias y novedades os contaremos lo último sobre fichajes, movimientos en los equipos y todo aquello de interés para nosotros. Mitos y Leyendas se estrena con una revisión sobre uno de los mitos del deporte del motor. No os adelantamos nada del mito, pero seguro que estaréis encantados. No os lo podéis perder. Todo tecnología no podía empezar con otra cosa: hablaremos de Aerodinámica. En realidad, únicamente será una pequeña introducción desde un punto de vista diferente, porque para eso somos Físicos. En particular, indagaremos en dos de los temas más importantes: los alerones y el efecto suelo.

Finalmente, y no por ello menos importante, en la cuarta sección de nuestro programa inaugural, tendremos el honor de tener con nosotros a David Plaza, redactor de la revista Grand Prix Actual. Esta es la única revista española dedicada íntegramente a la Fórmula 1 en nuestro país. Los miembros de la revista son expertos del mundo del motor, con especial énfasis en la Fórmula 1, y con una larga experiencia en el mundo editorial del motor desde hace más de seis años. Desde Safety Car no podemos menos que recomendar, para aquellos que no la hayan tenido en sus manos, que la busquéis después de cada Gran Premio.

David Plaza, redactor de la revista, será nuestro Invitado de la semana. Media hora de preguntas y respuestas que esperamos sean de vuestro agrado. Hablaremos de cuestiones generales de la temporada y de las últimas novedades, incluyendo el Crashgate del GP de Singapur 2008 y, por supuesto, del fichaje de Fernando Alonso por Ferrari. No os lo podéis perder. Hasta el miércoles 7 de octubre a las 19:00 horas.