Siempre mejorando

Mejorar, siempre mejorar. Los ingenieros redefinen constantemente la aerodinámica del Porsche 919 Hybrid, ampliando continuamente las fronteras de lo posible. Todo se puede traducir a tiempos por vuelta. Pero los resultados sirven sobre todo para optimizar el flujo de los futuros automóviles de calle, reduciendo su consumo y mejorando aún más su rendimiento.

La abertura situada en el paso de rueda delantero está suave y discretamente ladeada en Silverstone, en Le Mans está hundida hacia el neumático y en el Nürburgring tiene, además, un labio. Estas variaciones en los detalles son obra del departamento de aerodinámica. Los ingenieros trabajan sin descanso con un objetivo claro: seguir mejorando siempre. Aunque para un lego todos estos 919 blancos tienen el mismo aspecto, después de Le Mans se renovó el 80% de la carrocería. ¿Por qué? Porque las larguísimas rectas del Circuit de la Sarthe –donde la marca Porsche obtuvo su 17ª victoria absoluta el 14 de junio de 2015– nada tienen que ver con las numerosas curvas del Nürburgring ni con los circuitos de la segunda mitad de la temporada, cuyas exigencias son muy distintas.

Los más de 20 expertos en aerodinámica que se ocupan del prototipo Le Mans 919 Hybrid trabajan con las dos caras de una misma moneda: una es la fuerza descendente y la otra, la resistencia al aire. ¿Qué genera la fuerza descendente? «Por ejemplo –comenta Alexander Hitzinger, Director Técnico del Programa de Prototipos Le Mans (LMP1)– un perfil inclinado en el spoiler delantero o trasero». Si el aire fluye más rápido por debajo del perfil del spoiler que por encima, debajo del perfil la presión es menor. Esta diferencia de presión genera la llamada «fuerza descendente» que empuja el vehículo contra la calzada. Sin embargo, el precio de una mayor fuerza descendente suele ser más superficie de ataque para la corriente de aire. Y a mayor resistencia al aire, menor velocidad máxima.

En ese contexto, los perfiles de los spoilers tan solo son parte de un todo más complejo. En el prototipo, cada milímetro cuadrado de la envoltura de fibra de carbono, cada abertura de entrada y salida de aire, cada finísimo borde obedece al dictado de la eficiencia aerodinámica. «La mayoría de los detalles importantes para la aerodinámica no se ven porque están debajo del vehículo o dentro de él», explica Hitzinger. «El flujo de aire que rodea todo el vehículo y el flujo que atraviesa la carrocería interactúan de manera compleja y están expuestos a muy diversas situaciones de conducción». A modo de ejemplo, el Director Técnico enumera las siguientes: «Trayectorias rectas, trayectorias curvas, fases de frenado, influencia del viento lateral, zonas resguardadas del viento o remolinos imprevisibles por ir muy pegado al vehículo de delante».

En una misma carrera, las situaciones de conducción plantean exigencias contradictorias, por lo que es imposible optimizar cada detalle para todos los casos. Sin embargo, cada perfil de circuito sugiere distintas prioridades. Ese es el motivo de que el 919 Hybrid cambie constantemente. También durante la temporada 2015 este vehículo ha experimentado un sinfín de transformaciones aerodinámicas pequeñas y grandes. Entre ellas, las más importantes se deben al carácter tan particular del Circuit de la Sarthe en Le Mans. Según Hitzinger: «Este autódromo, con sus larguísimas rectas, exige una resistencia al aire tan baja que vale la pena limitar la fuerza descendente a lo estrictamente necesario. En cambio, para las carreras del Campeonato Mundial antes y después de Le Mans empleamos configuraciones con más fuerza descendente».

Se empezó con el kit aerodinámico número 1, con el que el 919 realizó en diciembre de 2014 su primer ensayo de funcionamiento en Weissach. Para el inicio de la temporada en abril de 2015 en Silverstone, se instaló el kit número 2. Luego, en Spa, se utilizó el kit 3, que fue precursor del kit 4 o low downforce package, un paquete aerodinámico con poca fuerza descendente diseñado para Le Mans, el momento culminante de la temporada. Para la carrera en el Nürburgring, a finales de agosto, se fabricó el kit aerodinámico número 5 o high downforce package, una envoltura exterior nueva en un 80%.

Mientras que el automóvil de 2014 tenía la salida de gases de escape muy arriba, la versión actual tiene dos tubos de escape situados más abajo. Este cambio ha mejorado el flujo de aire contra el borde del capó, aumentando así la fuerza descendente.

Este componente prescrito por el reglamento sirve para aumentar la estabilidad y por tanto la seguridad: cuando se produce un movimiento de guiñada, una corriente de aire incide de repente sobre esta superficie contribuyendo a que el vehículo vuelva a ponerse recto.

El área frontal se intenta minimizar a fin de reducir la resistencia al aire. El reglamento establece plantillas con las medidas que se deben usar para diseñar la carrocería. Cuanto más se atiene uno a la altura y la anchura mínimas predefinidas, más pequeña resulta el área frontal. Para respetar las medidas y aun así minimizar el área, se ha dotado al 919 de un saliente encima de la cabina que recuerda al cuerno de un unicornio. Es el resultado de un costoso proceso de fabricación destinado a reducir la resistencia al aire.

La abertura en la parte superior de los pasos de rueda es obligatoria por motivos de seguridad. Gracias a ella, el aire que penetra de forma incontrolada en el paso de rueda (por ejemplo cuando el vehículo hace un trompo) puede volver a salir, lo cual reduce el riesgo de despegarse del asfalto. Durante la conducción normal, el aire puede salir o entrar por ella o pasar por encima de ella. El efecto que se logra con la abertura depende en realidad de la forma que adopta la zona de la carrocería situada delante de ella: el aire incide sobre la parte delantera del vehículo y se acelera pasando por encima de los faros hacia el paso de rueda. Dependiendo del ángulo de incidencia del aire sobre la abertura, la corriente extrae el aire del paso de rueda o lo introduce en él. La tercera posibilidad es que la corriente de aire actúe como una cortina y tape la abertura. Según cómo se comporta la corriente de aire en la abertura del paso de rueda, aumenta o disminuye la cantidad de aire que, al atravesar el vehículo, genera fuerza descendente. El aire también puede salir por los lados, detrás del número del participante, o discurrir por los bajos hasta el difusor trasero. Cuanto más aire sale del paso de rueda, mayor es la cantidad total de aire que fluye alrededor del spoiler delantero, generando por tanto fuerza descendente. Para reducir dicha fuerza con vistas a la carrera de Le Mans, se hundieron los paneles situados delante de los pasos de rueda, con lo que prácticamente se impidió la salida de aire.

Trabajo de precisión en las esquinas: este pequeño componente genera menos fuerza descendente que los utilizados al principio de la temporada, que tenían un tamaño bastante más grande.

Las salidas de aire laterales contribuyen a regular la corriente de aire, que entra en el vehículo por la parte delantera, sale parcialmente por los pasos de rueda o discurre por los bajos hacia el difusor trasero. Cuantos menos obstáculos encuentra la corriente (cuanto más aire circula a través del vehículo) más fuerza descendente se puede generar con el spoiler delantero. En el automóvil de la temporada 2015, un aspecto de la composición aerodinámica global es la transformación en el diseño de las salidas de aire.

El astuto elemento adicional ubicado en la cola proporciona más fuerza descendente en la zona trasera. A la hora de buscar fuerza descendente, la parte trasera no es terreno fácil, ya que el reglamento LMP1 especifica las medidas centrales del spoiler trasero y del difusor. En la parte delantera hay más libertad para aumentar dicha fuerza. Sin embargo, como el vehículo debe conservar su equilibrio aerodinámico, para aumentar la fuerza descendente en la parte delantera debe ser posible generarla en la parte trasera.

Para saber si, en un determinado circuito, la balanza debe inclinarse hacia una mayor fuerza descendente o hacia una menor resistencia del aire, los ingenieros trabajan por etapas. Lo que marca las pautas generales es el perfil de la pista: trazado, topografía, estado del asfalto, temperaturas previstas. Desde 2015, el equipo cuenta además con datos sobre todos los circuitos del Campeonato Mundial de Resistencia recopilados por él mismo a partir de las conducciones realizadas con el 919. Antes de diseñar los elementos de la carrocería y construirlos a escala, se utilizan los sistemas CFD (Computational Fluid Dynamics) para simular el efecto y la interacción de las piezas incluidas. El siguiente paso requiere la construcción de una maqueta: en el túnel aerodinámico del equipo de fórmula 1 de Williams –en Grove, Reino Unido– los ingenieros de Porsche hacen pruebas con un modelo a escala que equivale al 60% del tamaño real. «Solo después –continúa Hitzinger– se producen y ensayan los componentes a tamaño real. Sin este procedimiento conocido como rapid prototyping, la fabricación de las piezas sería demasiado cara y llevaría demasiado tiempo».

Para el departamento de competición de Weissach es una ventaja que el coche de carreras del año 2015 ya pudiera aprovechar, y mucho, el nuevo túnel de viento del Centro de Desarrollo de Porsche, que permite ensayar el vehículo en tamaño real. «Allí –dice Hitzinger– hemos introducido desde diciembre de 2014 un considerable número de mejoras cotejando los resultados obtenidos a través del CFD y del túnel para maquetas, así como trabajando en detalle con componentes pequeños». El resultado es que, también en cuestiones aerodinámicas, se ha acortado aún más la distancia entre el desarrollo de vehículos de serie y el diseño de coches de carreras. Es un trabajo conjunto y siempre refrescante.

Cuando, en junio de 2015, el prototipo triunfó en Le Mans, los ingenieros de desarrollo ya estaban ocupados con su sucesor. De momento, no se sabe mucho de la tercera generación del Porsche 919 Hybrid. No obstante, se mantendrá el concepto básico, con una tracción excepcional compuesta por el motor turbo de gasolina adelgazado de cuatro cilindros y dos litros así como dos innovadores sistemas de recuperación de energía. «En principio», afirma Hitzinger poniendo cara de inocente. Queda claro: tampoco en este caso seguirá nada igual. Siempre mejorando.

Texto Heike Hientzsch