Cuáles son las fuerzas que intervienen en un auto de competencia?

La más importante de estas cuatro fuerzas en un auto de competencia es el down force que viene determinada y cuantificada por el principio de Bernoulli que se define por la diferencia de presiones entre el intradós y el extradós de una superficie

Publicado en:

03 junio, 2013 @ 15:19

Publicado por:

Elpidio Graciano

Ultima Revision en:

04 junio, 2013 @ 00:18

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PedroZC

Categoria:

Circuito De interés General Bregando

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down force lift drag thrust propulsión elpidio graciano macana

En este artículo vamos a tratar de explicar lo más sencillo posible cuales son y la definición de las fuerzas que intervienen en un auto de competencia.

Básicamente son cuatro las fuerzas que intervienen en un auto de competencia y son:

1. Thrust (propulsión): Es una fuerza mecánica generada por un propulsor para mover un objeto a través de un fluido. En el caso que nos atañe el objeto es un automóvil y el fluido es el aire.
2. Drag (resistencia al avance): Es una fuerza mecánica generada por un objeto sólido moviéndose a través de un fluido y lo hace en sentido contario a la propulsión.
3. Lift (fuerza ascendente): Es una fuerza mecánica producida por un objeto que trata de ser levantado por un fluido. También se le denomina como fuerza de resistencia inducida; Pues es la resistencia que genera la  fuerza de sustentación inducida por otra fuerza.
4. Down force (fuerza descendente): Es una fuerza mecánica producida por un objeto que trata de ser impulsado hacia abajo por un fluido y lo hace en sentido contrario a la sustentación y de forma vertical.

Down force (fuerza descendente)

La más importante de estas cuatro fuerzas en un auto de competencia es el down force que viene determinada y cuantificada por el principio de Bernoulli que se define por la diferencia de presiones entre el intradós (parte inferior) y el extradós (parte superior) de una superficie.  Cuando aumenta la velocidad de un fluido en el intradós, disminuye la presión (efecto vénturi) y por ende aumenta en el extradós (parte superior), siendo esto la base del diseño de los ya conocidos difusores en un auto de competencia.

Los alerones (tanto delantero como trasero), también basan su diseño tomando en cuenta este principio. Si el ángulo de incidencia de los alerones  con respecto al sentido del movimiento o flujo de aire disminuye (tendiendo a ponerse plano),  el aire se despega del intradós (efecto coanda que estudiaremos en otro artículo) dando por resultado que la velocidad de dicho fluido disminuye y por ende aumenta la presión en el intradós, disminuyéndola en el extradós o parte superior dando como resultado que disminuye el down force y se obtiene mayor velocidad punta. Si el ángulo de incidencia aumenta, sucede lo contrario y aumenta el down force que es la responsable de aumentar la adherencia de los neumáticos con el asfalto, y con ello  una disminución del tiempo de paso por las curvas.

Como pueden ver en la siguiente figura, el aire que pasa por debajo del alerón aumenta la velocidad por la forma de ala invertida y por esto disminuye la presión mientras aumenta en la parte superior creando una fuerza descendente.

Drag (resistencia al avance)

La otra fuerza con mucha importancia es el drag (resistencia) ya que disminuyéndola  se consigue aumentar la velocidad sin variar la propulsión. Hay que tener en cuenta que ambas fuerzas  son dependientes, y esta dependencia, hay que tenerla en cuanta siempre; si se aumenta la down force, se aumenta la resistencia y si se disminuye la down force, se disminuye la resistencia ya que son directamente proporcionales. Entonces, el trabajo de los Ingenieros radica mayormente en tratar de conseguir un aumento en la carga aerodinámica y al mismo tiempo una reducción de la resistencia. La relación entre el down force y la resistencia se le llama técnicamente "eficiencia aerodinámica".

A mayor eficiencia aerodinámica, conseguimos mayor velocidad punta en las rectas y mayor velocidad de paso en las curvas.

Lift (fuerza ascendente)

Luego tenemos la fuerza ascendente que es producida por el paso de aire debajo de los autos cuando dicho aire no es conducido hacia la parte trasera y este sale por los laterales del fondo de los autos. En esto se centra una de las principales funciones de los Ingenieros de los equipos de competencia y es tratar de conducir el aire debajo de los coches hacia un difusor trasero para aumentar la velocidad del aire y de esta manera crear succión y que el aire no salga por los laterales creando down force para contrarrestar la fuerza ascendente.

Esto es lo que sucede en un auto cuando la fuerza ascendente es mayor que la descendente.

Thrust (propulsión)

Por último tenemos la propulsión, que es suministrada por la planta motriz de los autos. Aunque es importante tener una planta motriz potente, no es menos cierto que dos autos con idéntica planta motriz, en uno de ellos se puede conseguir mayor velocidad de paso por curvas y mayor velocidad punta  con un aumento del down force y con una disminución del drag.

Por lo expuesto anteriormente, los Ingenieros centran principalmente su trabajo en el down force  o fuerza descendente y el drag o resistencia.