Análisis: El efecto suelo de los 80s vs el efecto suelo del 2022

Esta temporada por fin entran en vigencia las nuevas regulaciones técnicas de Fórmula 1, las cuales estuvieron en el congelador por un año debido a la pandemia mundial por el COVID-19 y que ha permitido a los equipos tener una prorroga extra para desarrollar los nuevos monoplazas que han hecho sus primeras vueltas en las pruebas de «pretemporada» en Barcelona.

Uno de los puntos más destacados yace por debajo del chasis y el regreso de un fenómeno aerodinámico popular y a la vez controvertido en la historia moderna de la Fórmula 1 como es el efecto suelo, el cual marcó gran parte de la pauta de la categoría a inicio de los 80s en medio del conflicto de poder entre la FISA; el ente rector del automovilismo mundial y la FOCA; la asociación de constructores de la Fórmula 1.

¿Qué es el efecto suelo?

Es un fenómeno aerodinámico basado en el principio de Bernoulli, el señala que al descender la presión, en este caso del aire, aumenta su velocidad al circular por un espacio reducido como es el piso de un chasis por debajo de un auto de carreras.

Su descubrimiento se dio por casualidad durante una sesión en el túnel de viento del equipo Lotus en 1977 cuando estaban buscando una forma de reducir la resistencia del aire al cambiar la ubicación de los radiadores dentro de los pontones. Utilizando una replica del Lotus 78 hecha de cartón y plastilina junto a las altas temperaturas dentro del túnel de viento hicieron que los pontones cayeran al suelo, aumentando los niveles de downforce.

El Lotus 78 dio el primer indicio del efecto suelo en Fórmula 1 al diseñar los faldones para sellar la baja presión de aire con faldones ubicados en los pontones del monoplaza. No obstante, la downforce era demasiado potente que ponía problemas en los frenos, causaba una severa fatiga en el chasis que llevó a problemas de torsión y un constante sobreviraje debido al aire saliente por la parte trasera. Pese a su dificultad para manejarlo, Mario Andretti y Gunnar Nilsson ganaron cinco carreras en su temporada debut.

Efecto Suelo V.1

Habiendo tomado las lecciones dejadas por el Lotus 78. Peter Wright, Colin Chapman, Geoff Aldridge, Martin Ogilvie y Tony Rudd se pusieron manos a la obra y diseñaron el Lotus 79, el primer modelo que maximizo el uso del efecto suelo. Para lograrlo, diseñaron un monocasco más estrecho de lo normal, en tanto que los pontones ocupaban un espacio más grande. Dentro estaban los tanque de combustible ubicados de forma estratégica para crear un canal en donde el flujo de aire entraba desde la suspensión delantera hasta llegar a una ranura ubicada al inicio del pontón para luego viajar por un canal interno.

Una vez que el aire entraba por el canal interno se creaba una presión negativa debido a que el flujo de aire que circulaba por debajo del chasis estaba sellado con los faldones de nilón solido. Con esto el aire viajaba a una mayor velocidad y que junto al pequeño espacio formado entre la superficie y el fondo del radiador generaban el efecto suelo y posteriormente el aire salía por detrás de la suspensión trasera.

Las diferencia de presión entre el aire que pasaba por debajo del chasis en comparación el que circulaba por encima de la carrocería hicieron que el downforce generado por el efecto suelo tuviera poca o nada de resistencia, generando una estela de aire más limpia que a lo visto con un auto que usase alerones.

Buscando una solución para poder tener un efecto suelo más efectivo a lo hecho hasta ese punto por Lotus, el equipo Brabham llevó las cosas a otro nivel cuando Gordon Murray le puso un ventilador a la parte trasera del BT46B. Aprovechando un vacío legal del reglamento sobre el uso de dispositivos aerodinámicos móviles, justificaron el uso del ventilador como una forma de ventilar el motor Alfa Romeo, aunque la verdad era otra; aprovechar el ventilador como generador de downforce.

Para evitar una guerra política más compleja entre la FISA y los equipos, Bernie Ecclestone; el entonces dueño del equipo acordó retirar el auto después de su victorioso debut en el GP de Suecia de 1978 con Niki Lauda.

Entrando a la década de los 80s, el efecto suelo llegó a auge con los equipos explorando diferentes formas de sacar el mayor provecho. Los faldones pasaron de ser hechos de nilón solido, a ser de metal o con bordes de cerámica. A su vez, la lucha de poder entre la FISA y FOCA crecía en intensidad y con ello las contantes prohibiciones y restricciones de los faldones como fueron los limites de altura entre el chasis y la superficie de seis centímetros.

Esto llevó a que en 1981, Brabham creara un creativo sistema de suspensión hidroneumática con la cual subían y bajaban los faldones. Al estar detenido cumplía con el límite de los seis centímetros, pasando sin problemas la inspección previa y post carrera. Sin embargo, una vez en pista, la fuerza del aire bajaba los faldones para lograr el efecto suelo, ganando una notable ventaja en pista.

En tanto que Lotus, trajo para la carrera inaugural de la temporada en Long Beach el modelo 88, el cual se caracterizaba por su doble chasis y monocasco de fibra de carbono, un material que estaba dando sus primeros pasos dentro de la Fórmula 1.

Al descomponer el Lotus 88 se podía ver los chasis con sus diferentes piezas. El chasis #1 tenía la carrocería, pontones, faldones y alerones. Mientras que el chasis #2 tenía el monocasco, suspensión, tanque de combustible, motor y transmisión. El chasis secundario estaba unido al chasis principal mediante la suspensión, con ello asegurando de que la carrocería se moviera de forma independiente, generando el efecto suelo y a la vez burlando la regla de los seis centímetros.

De los 16 equipos presentes en Long Beach, diez hicieron un reclamo formal ante la FISA, la cual declaró la nueva invención de Chapman como ilegal, forzándolos a correr por el resto de ese fin de semana con el Lotus 81.

Las altas velocidades en curva se convirtieron en un desafío físico para los pilotos y mecánico para el auto, siendo la suspensión la parte más exigida al soportar los altos niveles de downforce y que a veces llegaban al punto de quiebre provocando serios accidente como fue el caso de Rene Arnoux en el GP de los Paises Bajos de 1982 o el accidente fatal de Patrick Depailler en Hockenheim.

Finalmente los faldones fueron prohibidos de manera definitiva para la temporada 1983 cuando se instauró los fondos planos, reduciendo las velocidades y en algunos casos llevando a los equipos a desechas su chasis ya hechos para la temporada y hacer uno desde cero en tiempo récord.

Efecto Suelo V.2

Foto del piso del AT02. Foto gentileza de Tobi Grüener.

Aunque el efecto suelo fue prohibido a partir de 1983 con la introducción de los fondos planos, el fenómeno aerodinámico siguió estando presente, pero estando altamente restringido y con el difusor tomando un rol clave al momento de generar el downforce.

Como ha sido a lo largo de la historia, la aerodinámica tiene un rol principal en las nuevas regulaciones de Fórmula 1. Esta vez el punto central esta en el piso del auto, lugar donde ocurrirá el efecto suelo con dos grandes canales van desde el inicio del pontón hasta llegar por encima de la suspensión trasera.

El canal principal está ubicado al medio del piso y tiene una forma que busca potenciar el efecto Venturi con una entrada angosta, una zona central amplia y también una amplia salida. Una vez que el aire ingrese, el aire será seccionado mediante cuatro aletas que estarán acomodadas bajo ciertos ángulos, los cuales pueden ser cambiados por los equipos dentro de lo estipulado por el reglamento y así llevar la mayor cantidad de aire al ducto de entrada.

Con el aire siendo dirigido a la zona más estrecha del piso, su velocidad aumentara y con ello la diferencia de presiones será mayor entre el piso y el exterior, succionando el auto a la pista para el efecto suelo. La clave estará en maximizar la succión entre el piso y la pista para un efecto suelo más efectivo.

¿Cuál es la importancia del efecto suelo con los sobrepasos en pista?

El gran legado de las regulaciones del 2017 – 2021 además de ser los Fórmula 1 más veloces en la historia de la categoría está en las grandes cantidades de aire turbulento que generaban, dificultando la persecución de autos en pista al reducir los niveles de downforce en un 35% estando separados por 20 metros y en un 45% en casi un 50%.

Los cuatro aletas que están al inicio de la parte inferior del pontón no solo ayudarán a generar el efecto suelo, sino que también en generar vórtices que crearán más downforce por parte del piso del auto al aumentar la velocidad del aire cuando viaja por los canales. Con esto los vórtices crean un sello más efectivo entre el piso y la superficie, evitando una fuga de aire que reduzca los niveles de agarre.

Tras recorrer los canales internos, el aire sale a una altura más mayor en comparación a lo visto en el pasado, creando un espacio de aire limpio para el monoplaza que este por detrás tenga una mayor facilidad al perseguir a otro auto en pista.

El cabeceo

Conocido como Porpoising, es un fenómeno recurrente durante los 80s y que hace que los autos reboten de forma brusca, emulando un constante balanceo u oscilación, similar a lo hecho por las marsopas cuando van por el océano. Este problema ha sido recurrente durante las primeras pruebas de pretemporada en Barcelona.

La clave de este problema es la acumulación de carga aerodinámica por debajo del piso del auto al momento del efecto suelo. Provocando que el flujo de aire se separe o detenga. La perdida de carga aerodinámica lleva a un aumento en la altura del auto, haciendo que el flujo de aire regrese y con ello descendiendo, creando un ciclo continuo de rebote en la pista.

Esto ha causado una serie de preocupaciones entre pilotos e ingenieros en cuanto a la seguridad en pista. Algunos han llegado a proponer el regreso de la suspensión activa como solución al Porpoising, ya que mediante un sistema computacional automatizado regularía de manera consistente la altura del piso del auto.

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