La Aerodinámica en la Fórmula 1

La aerodinámica se ha convertido en la clave para el éxito en la Fórmula 1 y es por eso que los equipos invierten tantos millones en investigación y desarrollo de esta área cada año. Los diseñadores tienen principalmente dos objetivos a la hora de crear o desarrollar un monoplaza: Conseguir el mayor downforce o carga aerodinámica que “empuje” al coche contra el suelo para aumentar el agarre a alta velocidad, y minimizar el drag o la resistencia al avance causada por las turbulencias que frenan el coche.

DOWNFORCE o carga aerodinámica:

Los alerones de un F1 operan igual que las alas de un avión pero al revés. El aire fluye a diferentes velocidades por los dos lados del ala por tener que recorrer distancias diferentes y esto crea una diferencia de presión según el principio de Bernoulli. En los aviones esa diferencia de presiones produce sustentación para mantenerlo en el aire, y en un F1 produce lo contrario a la sustentación, es decir, carga aerodinámica empujándolo hacia abajo.

La carga aerodinámica es mayor cuanto mayor sea la velocidad del monoplaza y a 130 km/h la carga aerodinámica de un F1 ya es similar al propio peso del monoplaza. Este dato significa que un F1 podría rodar por un techo a velocidades superiores a los 130 km/h, adaptando lógicamente los sistemas de alimentación de combustible y aceite. A alta velocidad, el downforce llega a triplicar el peso del coche.

Así, el downforce permite a un F1 tener velocidades de paso por curva rápida de escándalo, y pasar por curvas como Eau Rouge a más de 300 km/h cuando los mejores turismos de carreras no pueden superarla a más de 150-160 km/h.

DRAG o resistencia al avance:

El precio que hay que pagar por producir downforce es el drag o resistencia al avance. Las turbulencias generadas por los alerones y las ruedas al descubierto, así como el flujo de aire necesario para refrigerar el motor y los frenos “frenan” a los F1, mucho más que a un coche de calle. A pesar de que un F1 pasa de 0 a 300 km/h en poco más de ocho segundos, su aerodinámica dificulta enormemente que los F1 puedan superar 350 km/h, al sacrificar la velocidad punta por una mayor velocidad de paso por curva rápida.

Esta alta resistencia al avance hace que cuando un F1 llega a 300km/h a una curva, sólo con levantar el pie del acelerador la deceleración sea de 1g, similar a la deceleración de un deportivo utilizando al máximo sus frenos. Cuando el F15g, parando un monoplaza que rueda a 300km/h en menos de 4 segundos. aplica sus frenos de carbono, la deceleración puede llegar a

Esta temporada, la reducción del drag cobra más importancia que hasta ahora por la prohibición de repostar combustible en carrera. Al reducir la resistencia al avance el consumo de gasolina disminuye, por lo que los equipos trabajan en ello para poder comenzar las carreras con menos kilos en sus depósitos.

Una vez diseñado un F1, se varía el número de alas montadas en el alerón delantero o trasero y su perfil, para adecuarse a las necesidades de cada circuito. Así, en circuitos lentos y revirados como Mónaco se pueden ver alerones muy “cargados” con perfiles agresivos para aumentar el downforce, mientras que en circuitos de alta velocidad como Monza los coches reducen al máximo el ala para reducir la resistencia al avance y aumentar la velocidad en las largas rectas, siempre buscando la configuración más rápida a lo largo de toda la vuelta.

Las Telemetrías

Motociclismo:

La telemetría tratada desde sus conceptos más básicos y generalistas, un pequeño ensayo para lectores aficionados y demás público amante de las motos. Un manual práctico para entender a partir de ahora de qué se habla, cuando se escuche el vocablo telemetría. Para empezar, la telemetría consiste en el análisis de todos los datos que quedan registrados en la centralita, que no es sino el cerebro de la moto. Todo aquello que sucede en una MotoGP, todo lo 'registrable' queda grabado en la centralita, para después ser volcado en un ordenador mediante un software de la propia centralita.

La telemetría consiste básicamente en dos tipos de análisis, el primero habla acerca de la fiabilidad de la moto. Las variables a considerar son la temperatura (aceite y gasolina), la presión (neumáticos), la velocidad (tanto de las ruedas como del movimiento de ambas suspensiones, delantera y trasera), y la entrega de potencia, entre otras. El segundo tipo de análisis se centra en la prestación, en entender el comportamiento de la moto en manos del piloto. Es importantísimo atender las indicaciones del piloto para adivinar cómo mejorar la gestión de potencia o del freno motor, por ejemplo. Al hablar de la gestión de potencia, se observa que en MotoGP ésta se realiza mediante el sistema 'ride by wire', cuya traducción literal sería 'conducción mediante cable'. El significado real es que el acelerador está conectado a la centralita, no a los carburadores o inyectores como en un sistema tradicional. La centralita es la que decide cuántos caballos de potencia entregar, siempre pensando en la seguridad del piloto, para evitar que sufra un accidente por una condición crítica (demasiada inclinación, un cambio brusco de la trayectoria, un firme en mal estado, etc.).

Delimitados los dos análisis básicos de la telemetría, es necesario remarcar que los mismos no se producen por ciencia infusa ni al azar, sino que detrás hay multitud de sensores repartidos por toda una MotoGP. Sensores que se encargan de medir cada variable al milímetro, y que sirven para abastecer a la centralita de información. Por reglamento, en MotoGP la telemetría es offline, es decir se recaba la información mientras el piloto está en pista, y luego, mediante el software propio de cada centralita, se descarga en el ordenador desde el que se trabajará. A diferencia de la F1, por ejemplo, en la que se trabaja con telemetría real time, un sistema en el que los monoplazas se comunican con el box a través de las antenas instaladas en el circuito. Con lo que, como su nombre indica, se trabaja en tiempo real, sin necesidad de descargar los datos, este sistema en el Campeonato del Mundo de MotoGP está prohibido.

Recuperando el concepto de telemetría offline, propio de las MotoGP, cada moto descarga toda la información después de cada expedición en pista. La información se transmite a través de canales, la Ducati GP11 puede llegar a tener más de dos cientos. Una vez registrada la información, los gráficos resultantes de la misma ayudarán al piloto, junto al analista de datos y al ingeniero de pista, a conocer la situación de su moto y de su propio pilotaje, en cada curva del circuito. Asimismo, podrá averiguar la marcha con la que negocia cada ángulo o la presión que ejerce sobre los frenos en todo momento, para conocer sus límites, y la mejor estrategia para sobrepasarlos sin exponerse a un accidente.

Pasando a hablar del control de tracción, cabe mencionar que existen diversos parámetros que permiten delimitar una configuración de menos a más invasiva, dependiendo de las condiciones de la pista, y por supuesto de las características técnicas de cada piloto. Es un error pensar que la telemetría y por extensión el control de tracción maniobran por el piloto, todos los elementos electrónicos de hoy en día están concebidos por y para la seguridad del piloto. En el caso del control de tracción es un seguro para el piloto, a la hora de evitar pérdidas de adherencia momentáneas, a causa del mal estado del asfalto o de una maniobra errónea.

En última instancia y como epílogo de este pequeño capítulo basado en la telemetría, queda hablar de los mapas (hay diversos tipos de mapas, p.ej. de entrega de potencia. En función de éste el motor sabe a cuántas revoluciones debe rendir para administrar el combustible, y que dure una carrera completa). Obviamente, y al margen de la seguridad del piloto, la telemetría bien gestionada ayuda a exprimir gradualmente las características de una MotoGP. De ahí que los pilotos realicen tantas y tantas pruebas, y den vueltas hasta el paroxismo para sacar toda la sustancia a sus monturas. Lo positivo de una MotoGP es que puede almacenar varios tipos de configuraciones o mapas (aproximadamente de tres a cinco, dependiendo del software de la centralita), que se activan con un botón y responden instantáneamente. De modo tal que en una sola salida, un piloto puede completar muchas pruebas si instala varios mapas. Esto le permitirá determinar una estrategia de cara a la carrera, para economizar el consumo de combustible o regular el degradado de los neumáticos. En cualquier caso no es bueno aturdir al piloto con demasiadas configuraciones, porque ha de estar totalmente concentrado en su pilotaje, y en ocasiones tantas opciones pueden distraerlo de su cometido.

Fórmula 1: 

La Fórmula 1 es la cima en lo que a tecnología se refiere. La aerodinámica es la base de un buen monoplaza, los neumáticos son imprescindibles, sin un buen motor no hay un buen coche … Pero todo esto sería inútil si los equipos del "gran circo" no dispusieran de una herramienta tan básica como desconocida para el gran público: la telemetría. Así que hoy vamos a intentar explicar brevemente en qué consiste.


Empecemos por definir que significa esa palabreja: "Es la tecnología que permite el control remoto de algún disposivito o la medición de magnitudes físicas a distancia".



La telemetría llegó a la F1 en los años noventa de la mano de las escuderías Williams y McLaren. Supuso un gran avance tecnológico y todos los equipos que no la usaron se quedaron atrás en la competición. Gracias a esta tecnología, los ingenieros recibían en tiempo real información sobre los monoplazas que rodaban por la pista (tiempo por vuelta, revoluciones del motor, presión del aceite, velocidad del viento, constantes vitales del piloto, etc.) e incluso podían modificar parámetros del coche desde el propio muro de boxes.


La mejora de los sistemas fue tan grande que a partir del año 2003 la Federación Internacional de Automovilismo (FIA) prohibió que los parámetros del monoplaza fuesen manipulados desde los garajes, y ahora sólo el piloto es el que puede hacerlo desde su volante.


Tras un poco de historia, pasemos ya al apartado técnico. En la Fórmula 1, la telemetría se basa en ondas microondas en la banda UHF (300MHz-300GHz) y en conexiones punto a punto coche-portátil (PC). En las transmisiones inalámbricas la propagación ha de ser por línea de vista, es decir, que no haya ningún obstáculo sólido entre las antenas, porque las ondas utilizadas no son capaces de superarlos. Por ello se trabaja con envío de información a corta distancia mediante el uso de distintas antenas, aunque cuando el coche pasa lejos de los boxes puede haber pérdida de información. Podrían usarse también ondas de radio, que serían más rápidas, pero también menos fiables y con un menor ancho de banda (y por lo tanto, no podría transmitirse tanta información).





Para poder enviar información a corta distancia, a lo largo de todos y cada uno de los circuitos del Mundial existen una serie de antenas repetidoras a las que llegan los datos desde los monoplazas. Esos repetidores redirigen la señal hasta el "centro de datos" de cada equipo (un camión situado en el 'paddock') y de ahí se manda al muro de boxes para que los directivos puedan ver como se está comportando el coche en la pista.


Cada monoplaza lleva incorporada una pequeña (y aerodinámica) antena situada en el morro y a más de 10cm de altura, para evitar que la curvatura de la tierra sea un obstáculo más. Es omnidireccional, trabaja a una frecuencia de entre 1,45 y 1,65 GHz, tiene una ganancia de aproximadamente +3 dBi y una potencia de 160W. En la parte trasera del coche también se incorpora una segunda antena unidireccional.





El dipolo o antena base situada sobre un mastil encima del "centro de datos" de cada equipo, tiene una potencia de 100W, ganancia de 8,1 dBi y cuenta con dos posiciones de banda de emisión/recepción: 1,45-1,55GHz y 1,55-1,65GHz.


Esta antena base va conectada a una unidad emisora/receptora CBR-610 que actúa como modem y des/encripta la señal con los datos codificados. Cuenta con una tasa de transferencia con picos de hasta 100Mbps. Esta unidad prepara la información registrada por los sensores de coche de tal forma que pueda gestionarse mediante el potente software 'Atlas', que permite la lectura de los datos mediante complejas gráficas





Desde el mismo "centro de datos" también se envía la información directamente a la fábrica de la escudería vía satélite, usando antenas parabólicas trabajando en la banda SHF.


Pero volvamos al coche, porque en él se monta un elemento clave sin el cual no sería posible la telemetría en la F1: la ECU (Electronic Control Unit). Podríamos decir que es la CPU del monoplaza, que se encarga de recoger todos los datos de los sensores. Es estándar y obligatoria para los 24 coches de la parrilla y está fabricada por la escudería McLaren en colaboración con Microsoft.

La ECU está basada en la arquitectura Power-PC, cuenta con dos procesadores de 40MHz, 1GB de memoria estática, 1MB de memoria flash ROM y 1MB de memoria SRAM. Su tasa máxima de transmisión de datos es de 230Kbps. Los ingenieros usan un cable Ethernet o RS-232 para conectarla con un ordenador portátil y configurarla adecuadamente (aunque está bastante limitada por la normativa de la FIA).


En este artículo hemos visto que la FIA se dedica a limitar ciertos aspectos de la Fórmula 1 y que con esto detiene el desarrollo de una u otra tecnología. Esto lo hacen para reducir un poco los costes de una competición que ya de por sí es muy costosa, pero ¿qué pasaría si no hubiese limitaciones en lo que a telemetría se refiere?