¿Cómo afecta la lluvia a la aerodinámica de un Fórmula 1?

Seguro que muchos os habéis preguntado qué efectos tiene la lluvia sobre un monoplaza de Fórmula 1. La pérdida de agarre de los neumáticos sobre la pista es obvio, todo el mundo lo sabe. ¿Pero cómo afecta el agua a la carga aerodinámica de un monoplaza?

Para calcular la carga aerodinámica que se genera en un monoplaza, unos de los parámetros que debemos tener en cuenta es la densidad del fluido. El aire y el agua son los fluidos más comunes. Normalmente la carga aerodinámica se calcularía en condiciones normales, utilizando solo la densidad del aire. Cuando llueve, las gotas de agua se mezclan con el aire, por lo que la densidad total del fluido aumenta. Este aumento de densidad provoca también que el drag (resistencia al avance) y la carga aerodinámica se incrementen, aunque es prácticamente despreciable, teniendo en cuenta que en estas condiciones los coches no pueden ir tan rápidos ni conseguir velocidades tan altas como en condiciones de seco ya que el agarre mecánico disminuye. Al ser las fuerzas aerodinámicas dependientes de la velocidad, se genera más carga aerodinámica cuanta más velocidad lleve.

LA CAPA LÍMITE

Las gotas que se van acumulando en la superficie del coche crean un efecto de rugosidad y por lo tanto afecta a la capa límite. Para explicar qué es la capa límite y cómo afecta la lluvia a esta, debemos partir de que cualquier fluido, incluido el aire, posee cierta viscosidad.

Cuando el fluido entra en contacto con una superficie provoca una fuerza de rozamiento y hace que la velocidad del fluido (el aire) sea nula o que tenga la misma velocidad que la superficie (en nuestro caso la carrocería y demás elementos de un F1). A una cierta distancia de la superficie la velocidad del fluido seguirá siendo constante, exactamente la misma que tenía antes de entrar en contacto con la superficie.

Como en la superficie la velocidad del fluido es cero y a una cierta distancia la velocidad del fluido es la que teníamos antes de entrar en contacto, significa que la velocidad aumenta progresivamente cuanto más nos distanciamos de la superficie.

Diagrama de como funciona la capa límite.

LA CAPA LÍMITE TURBULENTA Y LAMINAR

La capa límite puede ser laminar o turbulenta. Como su nombre indica, la laminar presentará un flujo ordenado, mientras que la turbulenta presentará un comportamiento caótico y desordenado que generarán la aparición de vórtices que incrementarán la fricción entre el fluido y la superficie del monoplaza. Entre ambos tipos de capa límite habría una etapa de transición en la que se mezclarán los dos fenómenos.

Las tres zonas de la capa límite.

Si esta turbulencia se incrementa, la capa límite tenderá a desprenderse, generando una zona de menor presión que hará que incremente la resistencia aerodinámica al avance (drag).

RELACIÓN CON LAS GOTAS DE AGUA

Bien, una vez explicado esto volvemos a cómo afecta la rugosidad creada en la superficie del monoplaza debido a las gotas de lluvia. Debido a a esta rugosidad, la capa límite deja de ser laminar y se vuelve turbulenta, haciendo que haya una pérdida importante de carga aerodinámica.

La disminución del agarre mecánico es sin duda lo que más limita el tiempo por vuelta en condiciones de mojado, y es por ello por lo que los equipos buscan reglar el coche con la máxima carga aerodinámica posible.

Max Verstappen rodando en condiciones de mojado