Franco Colapinto, el piloto argentino de Fórmula 1, anunció que se sumará a la escudería francesa Alpine en 2025 como piloto de reserva. ¿Qué sabemos realmente de la aerodinámica y la tecnología detrás su auto de carreras? Colapinto, de tan solo 21 años, debutó con el equipo Williams el 1 de septiembre de 2024 durante el Gran Premio de Italia en Monza, convirtiéndose en el primer argentino en competir en la máxima categoría desde Gastón Mazzacane en 2001. Franco asumió el volante en las últimas nueve carreras del año, y logró finalizar entre los primeros 12 en cinco competencias consecutivas. Ahora bien, ¿qué hay detrás de la máquina que lo acompaña en este desafío?
La velocidad y aerodinámica de los autos de Fórmula 1
Los autos de Fórmula 1 se diseñan bajo la premisa fundamental de maximizar el equilibrio entre velocidad y estabilidad. Este equilibrio se logra a través de una combinación de carga aerodinámica o downforce, reducción de resistencia al avance o drag y optimización del flujo de aire.
Para un desempeño óptimo durante las carreras, la aerodinámica del auto tiene distintos objetivos en rectas y en curvas.
El funcionamiento en rectas
En las rectas, se requiere poca maniobrabilidad y es el momento en el que el auto puede ir lo más rápido posible, por lo que el objetivo principal es minimizar la resistencia al avance.
El comportamiento del aire alrededor de un vehículo en movimiento es un fenómeno clave en la generación de drag.
Cuando un cuerpo aerodinámico, como un avión, un lanzador espacial o un auto de Fórmula 1, se desplaza a través del aire, se genera una región cercana a su superficie llamada “capa límite”. En esta zona, los efectos de la viscosidad del aire, que es la resistencia interna del fluido a fluir, se vuelven predominantes y afectan el comportamiento del flujo.
Esta capa actúa como una interfaz entre la masa de aire y la superficie del vehículo en movimiento, entre las que se genera fricción.
En aeronaves, la capa límite se desarrolla sobre las alas, el fuselaje y las superficies de control (flaps, alerones, timón de cola, etc.), influyendo directamente en la sustentación y la resistencia aerodinámica.
Para los cohetes, la capa límite durante el ascenso atmosférico es crucial, ya que determina el calentamiento por fricción y la estabilidad estructural en condiciones extremas.
En los autos de Fórmula 1, esta capa se forma sobre todas las superficies, incluyendo las alas, los alerones, el chasis y los neumáticos. Es el factor principal asociado con la resistencia al avance, por lo que es fundamental comprender y controlar el flujo dentro de la capa límite.
La minimización de la resistencia al avance
Para minimizar el drag, las superficies del auto están diseñadas para guiar el flujo de aire a lo largo del vehículo de manera progresiva y suave. El objetivo es que el aire siga un camino continuo, sin interrupciones o superficies abruptas que alteren su recorrido.
De esta forma, la capa limite se mantiene pegada o “laminar” y no se hace “turbulenta”. Este concepto implica que el aire se comporta como finas laminas que se deslizan de manera progresiva y controlada unas sobre otras. Si el flujo se vuelve turbulento, se forman pequeños remolinos de aire sobre toda la superficie del auto, lo que aumenta considerablemente la fricción superficial y por lo tanto la resistencia al avance, reduciendo considerablemente la velocidad del coche.
El efecto de drag se ve intensificado a mayores velocidades, por lo que en una carrera es mucho más significativo en las rectas que en las curvas, donde los autos alcanzan los 250-300 km/h.
El fenómeno de la capa límite se puede entender mejor al observar el funcionamiento de los flaps de las alas de los aviones, que se usan durante el aterrizaje: El flujo progresivo del aire sobre las alas del avión se “separa o despega” cuando los flaps se despliegan, lo que genera turbulencia alrededor de las alas y aumenta la resistencia al avance del avión, ayudando a reducir su velocidad para un aterrizaje controlado.
De manera similar, en un auto de F1, cualquier perturbación en el flujo de aire puede aumentar la resistencia y disminuir la velocidad, por lo que se debe optimizar el diseño y el comportamiento del aire alrededor del vehículo.
El funcionamiento en las curvas
Las curvas son momentos críticos en una carrera de Fórmula 1, donde se requiere máxima maniobrabilidad. El desafío consiste en reducir la velocidad lo suficiente para mantener la estabilidad del auto, mientras se avanza tan rápido como lo permitan las condiciones del circuito. Aquí es donde entra en juego un fenómeno clave: la carga aerodinámica, conocida como “efecto suelo” o downforce, esencial para mantener el vehículo adherido al asfalto.
Este concepto puede entenderse observando el diseño de las alas de un avión. Las alas consisten en una sucesión de perfiles aerodinámicos, que tienen formas particulares para aprovechar el principio de Bernoulli. Este es un principio físico que establece si la velocidad de un fluido aumenta, entonces la presión disminuye, y viceversa.
En un avión, la curvatura de las alas hace que el flujo de aire incidente se acelere sobre la parte superior, disminuyendo la presión. A su vez, el flujo de aire en la parte inferior es más lento y la presión aumenta. Se obtiene entonces una zona de baja presión en la parte de arriba del ala, y una zona de sobrepresión en la parte de abajo. Esta diferencia de presiones genera una resultante de fuerzas, la fuerza aerodinámica de sustentación, que es la que eleva al avión y lo mantiene en vuelo.
¿Qué relación tiene esto con un auto de Fórmula 1?
En un Fórmula 1, el principio de sustentación se invierte. Las alas y otras superficies del auto, como el alerón trasero, están diseñadas para generar una fuerza aerodinámica hacia abajo, conocida como downforce. Este efecto mantiene al vehículo adherido al suelo, mejorando su tracción y estabilidad al tomar curvas a altas velocidades.
El downforce no solo proviene del alerón trasero, que actúa como un ala invertida, sino también de la curvatura en la parte inferior del auto, especialmente en componentes como los difusores traseros. Estas superficies canalizan el aire para maximizar el efecto suelo, permitiendo al auto mantener un agarre óptimo en curvas cerradas.
¿Por qué es tan importante el downforce en curvas?
La estabilidad generada por el downforce permite al auto aprovechar al máximo la adherencia de los neumáticos, lo cual es crucial para mantener el control al tomar curvas a altas velocidades. Sin suficiente carga aerodinámica, las ruedas podrían perder contacto con la pista, haciendo que el auto patine o salga de la trayectoria ideal.
Además, el efecto suelo reduce la necesidad de frenar bruscamente antes de entrar en una curva, ya que el auto puede mantener mayor velocidad sin comprometer la maniobrabilidad. Esto proporciona una ventaja significativa en circuitos con muchas curvas, donde cada milisegundo cuenta.
El DRS: Un aliado estratégico
El Drag Reduction System (DRS), o sistema de reducción de resistencia, es una herramienta clave que combina aerodinámica y estrategia. Funciona modificando el alerón trasero: cuando el DRS está activado, el flap del alerón se abre, reduciendo el downforce y la resistencia aerodinámica.
Esto es especialmente útil en las rectas, donde el objetivo principal es maximizar la velocidad. Al disminuir el efecto suelo, el auto enfrenta menos resistencia al avance y puede alcanzar mayores velocidades. Sin embargo, el DRS se desactiva automáticamente al entrar en curvas, ya que el downforce es crucial en estas secciones del circuito.
El uso del DRS está regulado por la Federación Internacional del Automóvil (FIA) y solo se permite en ciertas zonas del circuito y bajo condiciones específicas. Esto añade una capa estratégica a su implementación, ya que puede ser decisivo en los intentos de adelantamiento.
Tecnología, pasión y orgullo: Argentina vuelve a brillar en la Fórmula 1
Evidentemente, la aerodinámica y la física detrás de los autos de Fórmula 1 tienen un paralelismo fascinante con los principios que rigen el vuelo de los aviones y el diseño de lanzadores espaciales. Todos comparten la necesidad de optimizar el flujo de aire para maximizar rendimiento y estabilidad, lo que los convierte en campos interconectados que capturan el interés de los apasionados por la ciencia y la tecnología.
Por otro lado, el automovilismo y especialmente la Fórmula 1, es un terreno en constante evolución. Año tras año, los avances tecnológicos redefinen los límites de la velocidad, la seguridad y el rendimiento. Las innovaciones y los desarrollos tecnológicos nunca dejan de sorprender, mostrando cómo la ingeniería puede mejorar tanto los autos como la experiencia en pista.
En este contexto, es un verdadero honor tener nuevamente un representante argentino en la cúspide del automovilismo. Franco Colapinto no solo nos llena de orgullo con su desempeño, sino que inspira a toda una generación al destacar en la Fórmula 1, el pináculo de la tecnología y el deporte.
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Excelente Nota, muy informativa.
Se nota los conocimientos de La Peridista.
Que interesante la correlación, nunca lo había de esta manera. Excelente artículo.
Grande franquito !!!!