Mapas de motor, soplados y difusores

Antes de empezar a hablar sobre el soplado del difusor, tenemos que comprender cuatro conceptos básicos que nos ayudarán a entender mejor como funciona este sistema que, junto con el mapa motor, tanto está dando que hablar estas últimas temporadas de Fórmula 1.

A muy grandes rasgos, soplar el difusor no es otra cosa que redirigir los gases que emite en motor mediante los escapes hacía la zona del difusor para generar carga aerodinámica y mantener el monoplaza pegado al suelo. Ya tenemos aquí estos conceptos básicos: motor, difusor y aerodinámica. El último concepto que debemos de conocer, el más complicado, es el “mapa motor” que permite al motor seguir variar la emisión de gases hacía la zona del difusor, lo que se conoce como “soplado en deceleración”.

AERODINAMICA

La aerodinámica, aplicada a la Fórmula 1, se encarga de estudiar el paso del aire a través del monoplaza. Su misión es dirigir el flujo del aire desde la parte delantera hasta la parte trasera con las menores turbulencias posibles.

Los ingenieros que diseñan un monoplaza usan una maqueta del coche previamente diseñado y analizado por ordenador para ver realmente como se canaliza el aire por las distintas partes del coche. Principalmente por el alerón delantero para obtener sustentación, por debajo para crear un colchón de aire que permite mantener el coche esté pegado al suelo a altas velocidades, las entradas de refrigeración del motor (pontones) y la parte trasera donde están el alerón trasero y el difusor.

A simple vista y dentro de un túnel de viento todo es muy sencillo por que no existe la influencia de factores externos como vientos laterales o de cola que alteren el flujo. Además tampoco existe la aspiración de un flujo de aire con turbulencias como cuando un monoplaza está a rebufo de otro intentando adelantar; eso que llamamos “aire sucio”, no por que tenga partículas ni esté contaminado, sino por que trae turbulencias del coche que le precede y además está mas caliente por la emisión de gases del motor.

En definitiva, diseñar un coche aerodinámicamente eficiente es lograr llevar el flujo de aire desde la parte delantera hasta la parte trasera generando las menores turbulencias posibles.

EL MOTOR

Un motor de Fórmula 1 en su concepto no es muy distinto de un motor de gasolina de calle. Obviamente no se usan los mismos materiales, es mucho mas eficaz y soporta unos regímenes de trabajo que un motor de calle no podría soportar. Pero lo que a nosotros nos importa, que es el ciclo de trabajo, si es igual.

El motor V8 que actualmente se usa en F1 es de 8 Cilindros montados en V, para que se entienda mejor podemos observar en la imagen de la derecha. Como se ve, son 4 cilindros a cada lado. Estos cilindros se encargan de mover el cigüeñal que transmite el movimiento a las ruedas.

Además de cómo están montados, tenemos que comprender el funcionamiento de los cilindros. Un cilindro no es mas que un tubo donde entra la mezcla de aire y gasolina (admisión), esta mezcla se comprime (compresión) y una vez comprimida la bujía produce la chispa (explosión) y con la explosión de impulsa el cilindro hacía abajo y se expulsan los gases (escape). En el siguiente gráfico se observa mas fácilmente:

Es así de simple, se trata de mezclar aire y gasolina e introducirla en un cilindro, se comprime y se le aplica una chispa para explosionar la mezcla con la que obtenemos el impulso que se transmite a la rueda y luego vaciar esos gases dirigiéndolo al escape.

DIFUSOR

El difusor que tanto ha dado que hablar estos últimos años no es mas que una pieza colocada en la parte trasera del coche. Se sitúa en la parte de abajo del coche por su misión es la de proporcionar agarre. Para que sea fácilmente comprensible: es una pieza de hierro por donde se canaliza el aire obteniendo una baja presión por debajo y alta presión por arriba con lo que se consigue un “efecto ventosa” que permite al coche circular a altas velocidades sin perder agarre.

Lo nuevo en esta temporada es que no solo se canaliza el aire que llega de la parte frontal del coche sino que además, la nueva colocación de los escapes permiten inyectar flujo extra al difusor, de aquí el término tan utilizado esta temporada “escapes sopladores”. Aunque no se observe en la imagen claramente tras el colector del escape hay una serie de “escalones” que logran canalizar el flujo de aire exactamente al punto que se pretende.

Ahora bien, este tipo de escapes está ya prohíbido, se cambió su posición para evitar que los gases que provenían de los colectores alimentara directamente al difusor, los escapes ahora se colocan a mayor altura para evitar que el flujo de aire caliente discurra por el piso del monoplaza y vaya directamente al difusor. Los ingenieros ahora usan un curioso efecto físico para dirigir el flujo hacía el difusor, es el tan conocido "efecto Coanda".

Hoy día los escapes se colocan a mayor altura a modo de chimeneas, y los equipos juegan con su ángulo de salida para redirigir el flujo de aire caliente a la parte trasera del coche. En la siguiente imagen se observa la nueva posición del escape en el Williams FW35

MAPA MOTOR

Seguramente este sea el término mas difícil de comprender. Explicar que es un mapa motor es algo muy complicado. Podemos definirlo como una configuración o programación electrónica que permite alterar el normal funcionamiento del régimen del motor interactuando con la apertura de las válvulas.

El uso de mapas de motor específicos no es nuevo en la Fórmula 1, de hecho, hay muchos y muy diversos. Hay un mapa de motor específico para cada circuito, pero también lo hay para cada situación de carrera. Si tenemos condiciones de pista mojada no se usa la misma programación que para pista seca. Si tenemos al SafetyCar en pista se usa un mapa de motor que permite ahorrar gasolina usando un régimen mas bajo de revoluciones para aumentar la mezcla de aire con la gasolina.

En definitiva, un mapa de motor son diferentes programaciones de la configuración de los parámetros del motor para lograr electrónicamente distintos comportamientos en su funcionamiento. Precisamente por eso no hay imágenes de un “mapa motor”, por que son configuraciones específicas; muchas veces se han confundido las curvas de potencia que se usan en la telemetría y no es correcto.

¿Qué es lo que está prohíbido? Pues se prohíbe usar un mapa específico durante la sesión de clasificación que permite obtener un flujo de salida de gases incluso cuando el coche no está acelerando. El equipo Red Bull Racing ha logrado un rendimiento óptimo de este sistema y de hecho, el equipo Red Bull supe extraer el máximo jugo a este sistema al copar muchas de las pole position disputadas.

El mapa motor "específico" limita el uso del soplado en un porcentace: 10% para 10.000 R.P.M. y 20% para 18.000 R.P.M.

TIPOS DE SOPLADO

Obviamente la forma más común de soplar un difusor es acelerando y dirigiendo los gases hacia él. Pero esta temporada además se produce en deceleración, es decir, cuando el piloto no está pisando el pedal del acelerador del coche.

Pero antes de pasar a explicar como actúa en esto el mapa motor hay que explicar antes que diferencia hay entre el soplado frío y el soplado caliente.

• Soplado frío: Cuando el piloto levanta el pie del acelerador, el acelerador del motor se abre completamente pero no se inyecta gasolina, por lo que el motor no produce potencia pero el aire circula por el motor proporcionando un 75% de los gases que se expulsan con el acelerador a fondo.

• Soplado caliente: Consiste en mantener el acelerador del motor cuando el piloto levanta el pie, inyectando combustible, pero retrasando la chispa para que se haga cuando las válvulas de escape ya están abiertas, de forma que en la explosión el aire caliente se propague por el escape y el motor no produzca potencia.

Esta es la misión del mapa motor específico, seguir enviando un flujo de aire constante hacia el difusor mejorando el rendimiento del monoplaza en el paso por curva. Pero tiene unos efectos colaterales, el primero de ellos es que dispara el consumo de combustible y el segundo es que acorta la vida útil del propulsor. Por esto, el soplado del difusor sólo se usa en la sesión de clasificación, concretamente durante la Q3 e incluso se puede llegar a usar en un momento muy puntual de la carrera.

CONCLUSIONES

A grandes rasgos podemos decir que el mapa de motor no es mas que una programación electrónica del motor en los que se controla la mezcla de aire-gasolina y la apertura de las válvulas. Estos mapas son necesarios para las distintas situaciones de carrera y lo que en la actualidad se prohíbe es la cantidad de flujo de los gases de escape que salen del motor en frenada o deceleración. También se prohíbe la colocación de los escapes a ras del difusor. Tampoco se puede alterar este mapa motor entre la sesión de clasificación y la carrera.

Espero que con este artículo quede un poco mas claro este tema que tanta polémica genera.