Una de las palabras técnicas que más resuenan en la Fórmula 1 es "aerodinámica". Es un fenómeno físico que los diseñadores de los monoplazas deben estudiar con detalle para que el auto sea eficiente a la hora de transitar a altas velocidades. Tanto es así, que en la Fórmula 1 se puede tener el motor más potente, pero aún así quedar último en carrera, y esto en gran parte se debería (entre muchas otras cosas) a la eficiencia aerodinámica del coche.
One of the technical words that resonate most in Formula 1 is "aerodynamics". It is a physical phenomenon that the designers of the cars must study in detail for the car to be efficient when driving at high speeds. So much so, that in Formula 1 you can have the most powerful engine, but still be last in the race, and this is largely due (among many other things) to the aerodynamic efficiency of the car.
Pero ¿Qué es la aerodinámica? ¿Cómo influye en los coches de carreras? En esta publicación, como fanático de la Fórmula 1 desde hace un buen tiempo, intentaré explicar esto a todos los lectores, tanto a fanáticos como no fanáticos de las carreras de coches. Es algo que no solo aplica al deporte a motor, sino que afecta también a autos normales, aunque su importancia es menor ya que las personas no manejan autos a toda velocidad por las calles, al menos no la mayoría.
But, What is aerodynamics? and how does it influence racing cars? In this publication, as a long-time Formula 1 fan, I will try to explain this to all readers, both racing fans and non-fans. It's something that not only applies to motor sports, but also affects common cars, although its importance is minor since people don't drive cars at full speed on the streets, at least not most of them.
La aerodinámica es una rama de la mecánica que estudia el flujo del aire alrededor de los cuerpos, y como esto abarca muchos aspectos técnicos y conocimientos específicos que no poseo y que además harían interminable esta publicación, me limitaré a dar una demostración concisa o básica de cómo afecta a los autos de carreras.
Aerodynamics is a branch of mechanics that studies air flow around bodies, and since this encompasses many technical aspects and specific knowledge that I do not possess and that would also make this publication endless, I will limit myself to giving a concise or basic demonstration of how it affects racing cars.
La fuerza del aire / The force of the air
El aire apenas se siente, es casi como si no existiera. Pero de hecho, el aire tiene peso, más específicamente una densidad, aunque sea muy pequeña comparada con la de otros materiales. Sin embargo, si sacamos el brazo dentro de un auto por la autopista, se puede sentir el aire golpeando fuertemente con él. Esto mismo sucede con los autos de Fórmula 1, solo que a velocidades mucho más altas, el aire golpea más fuerte.
The air can hardly be felt, it is almost as if it did not exist. But in fact, air has weight, more specifically a density, even if it is very small compared to that of other materials. However, if we take our arm out into a car on the highway, you can feel the air hitting you arm hard. The same thing happens with Formula 1 cars, only at much higher speeds, the air hits harder.
Esta resistencia que presenta el aire al avance hace que el auto vaya más lento. Por un lado tenemos la fuerza impulsora del motor y por el otro la fuerza que ofrece el aire en contra. Es trabajo de los ingenieros y diseñadores de los coches de cada equipo, aprovechar al máximo posible la fuerza resistente del aire a altas velocidades. ¿Porqué "aprovecharla" y no "reducirla" al máximo?
This air resistance to the advance makes the car go slower. On the one hand we have the driving force of the engine and on the other the force offered by the air against it. It is the job of the engineers and designers of the cars in each team to take advantage of the resistant force of the air at high speeds. Why "take advantage of it" and not "reduce it" to the maximum?
Dos extremos / Two extremes
Básicamente tenemos dos extremos, y ninguno es bueno.
Basically we have two extremes, and neither is good.
Bien podría construirse un "avión", es decir, un auto totalmente liso que reduce al máximo la fuerza del aire en contra, pero esto apenas podrá girar en las curvas. Es decir, en las rectas será un "avión" pero en las curvas será como "conducir sobre hielo", con muy poco agarre obligando a transitarlas a muy baja velocidad.
You could well build an "airplane", that is, a totally smooth car that reduces the force of the air against it as much as possible, but this will hardly be able to turn in the corners. In other words, on the straights it will be an "airplane" but in the curves it will be like "driving on ice", with very little grip, forcing you to drive at very low speed.
En el otro extremo, podría construirse un tractor. En otras palabras, un auto que es todo lo contrario a "liso", con superficies perpendiculares al flujo del aire. Asumiendo que equipáramos este tractor con un motor de Fórmula 1, este auto tendría una velocidad muy limitada en las rectas, debido a la mayor resistencia al aire, pero podrá abordar las curvas a mayor velocidad, ya que la mayor fuerza del aire "apreta el carro hacia abajo", haciendo que tenga más agarre y estabilidad en curvas.
At the other end, a tractor could be built. In other words, a car that is the opposite of "smooth", with surfaces perpendicular to the air flow. Assuming that we equipped this tractor with a Formula 1 engine, this car would have a very limited speed on the straights, due to the higher air resistance, but it will be able to face the curves at higher speed, because the higher air force "presses the car down", making it have more grip and stability in curves.
Diseño del auto / Car design
Cada equipo construye su propia carrocería, es decir, realizan su propio diseño de acuerdo a sus propios criterios y pruebas en túneles de viento siguiendo el reglamento vigente. Por ello, cada escudería suele presentar autos de aspecto diferente. Existen muchas variables y cuestiones técnicas que intervienen en el diseño del auto, pero para simplificar un poco, vamos a dividir el auto de Fórmula 1 en 3 partes: el alerón delantero, el "cuerpo" y el alerón trasero.
Each team builds its own chassis, that is, they make their own design according to their own criteria and tests in wind tunnels following the current regulations. Therefore, each team usually presents cars of different appearance. There are many variables and technical issues involved in the design of the car, but to simplify a bit, we will divide the Formula 1 car into 3 parts: the front wing, the "body" and the rear wing.
El "cuerpo" es, básicamente, toda la carrocería menos los alerones, casi toda la superficie del auto. Los equipos diseñan la carrocería para que el auto "fluya" lo más eficientemente posible en el aire y también tratando de redirigir el aire hacia ciertas zonas. Por ejemplo, las aberturas detrás de los neumáticos delanteros y arriba del casco del piloto son conductos que redirigen el aire hacia el motor y otras zonas que suelen estar a altas temperaturas.
The "body" is basically the chassis, everything except the spoilers (wings), it's almost the entire surface of the car. The teams design the chassis so that the car "flows" as efficiently as possible in the air and also try to redirect the air to certain areas. For example, the openings behind the front tires and above the rider's helmet are ducts that redirect air to the engine and other areas that are often hot.
Si bien la carrocería del auto es importante para la aerodinámica, gran parte del trabajo se concentra en los alerones. Cada equipo presenta sus propios diseños, y suelen variar de carrera en carrera. Las diferentes protuberancias tienen el objetivo de crear flujos y vórtices de aire que beneficien de alguna manera a la eficiencia aerodinámica del auto. Esto ya conlleva aspectos técnicos muy profundos que escapan de mi conocimiento. Sin embargo, si hay algo que no es muy difícil de comprender es la diferencia entre los alerones que se usan en circuitos rápidos y los que se usan en circuitos más trabados.
While the "body" or chassis of the car is important for aerodynamics, much of the work is concentrated in the wings. Each team presents its own designs, and they usually vary from race to race. The different protrusions are intended to create air flows and vortices that somehow benefit the aerodynamic efficiency of the car. This already involves very deep technical aspects that are beyond my knowledge. However, if there is something that is not very difficult to understand it is the difference between the spoilers that are used in fast circuits and those that are used in more stuck circuits.
Carga aerodinámica según el circuito / Aerodynamic load according to the circuit
En circuitos rápidos, como Monza, donde hay rectas largas y se suelen llegar a velocidades altas, se puede observar en todos los equipos una tendencia a poner alerones más planos, es decir, con una menor inclinación, para disminuir así la superficie perpendicular al flujo de aire, permitiendo a los autos reducir la resistencia del aire y así alcanzar velocidades altas con menor dificultad.
In fast circuits, such as Monza or Silverstone, where there are long straights and high speeds are usually reached, a tendency to put flatter spoilers can be observed in all the equipment, that is to say, with a lower inclination, in order to reduce the surface perpendicular to the air flow, allowing the cars to reduce the air resistance and thus reach high speeds with less difficulty.
En circuitos más lentos y trabados, como Mónaco o Hungría, los alerones de los autos son mucho más inclinados, tratando de aprovechar al máximo la resistencia del aire. Las rectas son más cortas, por lo que no es importante alcanzar la velocidad máxima sino poder pasar por las curvas lentas a la mayor velocidad posible. Esta posición de los alerones tiende a aumentar la carga aerodinámica, haciendo que el coche se "presione" más contra el suelo, incrementando su agarre y estabilidad en las curvas.
On slower and more stuck circuits, like Monaco or Hungary, the wings of the cars are much more inclined, trying to take advantage of the air resistance. The straights are shorter, so it is not important to reach the maximum speed but to be able to go through the slow curves at the highest possible speed. This position of the spoilers tends to increase the aerodynamic load, making the car "pressure" more against the ground, increasing their grip and stability in the curves.
Por supuesto hay circuitos que presentan características intermedias y cada equipo y piloto decidirá cuanta carga aerodinámica colocar en el coche según como se sienta más cómodo. Hay circuitos que incluyen tanto rectas largas como sectores trabados y presentan un mayor desafío técnico en cuento a decidir que configuración aerodinámica es mejor. Vale la pena mencionar que durante la carrera, los mecánicos que atienden el coche pueden reducir o aumentar la carga aerodinámica del alerón delantero mediante una especie de palanca, según lo solicite el piloto por radio.
Of course there are circuits that have intermediate characteristics and each team and driver will decide how much aerodynamic load to place on the car according to how he feels more comfortable. There are circuits that include both long straights and locked sectors and present a greater technical challenge in terms of deciding what aerodynamic configuration is best. It is worth mentioning that during the race, the mechanics who attend the car can reduce or increase the aerodynamic load of the front wing by means of a kind of lever, as requested by the pilot by radio.
En conclusión, la eficiencia aerodinámica es indispensable en los autos de carreras, ya que el aire se convierte en un problema a sortear a altas velocidades. Los autos de carreras han evolucionado con el desarrollo de la tecnología, y su aspecto ha cambiado en gran parte debido a la aerodinámica.
In conclusion, aerodynamic efficiency is indispensable in racing cars, since air becomes a problem to overcome at high speeds. Race cars have evolved with the development of technology, and their appearance has changed largely due to aerodynamics.
Hoy día, el equipo Red Bull se ha caracterizado por ser el que suele presentar la mayor eficiencia aerodinámica de la Fórmula 1, al punto de que muchos de sus triunfos han sido en circuitos donde el motor no es tan importante, e incluso durante las temporadas que fueron campeones mundiales, el motor de otros rivales era más potente.
Today, the Red Bull team has been characterized by being the one that usually presents the highest aerodynamic efficiency in Formula 1, to the point that many of their victories have been in circuits where the engine is not so important, and even during the seasons that they were world champions, the engine of other rivals was more powerful.
En esta publicación me he enfocado en la importancia de los alerones. El "efecto suelo" también juega un papel importante en la aerodinámica. En este artículo se explica con más detalles técnicos la aerodinámica y el efecto suelo.
In this publication I have focused on the importance of wings. The "ground effect" also plays an important role in aerodynamics. This article explains in more technical detail the aerodynamics and the ground effect (spanish).
Translated to English with the help of DeepL.com.
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