DIFERENCIAS EN EL DISEÑO DE LA REFRIGERACIÓN

Últimamente estoy siendo un poco repetitivo con el tema. Lo sé, pero tiene tanta importancia este año que merece la pena dedicarle el tiempo que se merece. Bueno amigos, después de tener cierta base gráfica sobre el asunto hoy quiero hacer una comparación sobre la gran variedad de opciones que tienen los equipos para ubicar sus sistemas de refrigeración que llegan a ser muy dispares entre equipos con la misma motorización. Vamos al lío.
Como vimos en el artículo dedicado al intercambiador de Ferrari donde daba un repaso completo a los sistemas de refrigeración había muchas formas de conseguir de enfriar los distintos componentes del coche. Por darle un ligero repaso recordar que los había que usan una bomba para hacer circular agua, aceite o las dos cosas a la vez. También encontramos los que sólo usan el aire que incide de manera directa sobre el objeto o lo fuerzan para que llegue más cantidad gracias a un ventilador y por último están los mixtos, que usan una combinación de los dos. Generalmente todos los coches utilizan varios sistemas de manera simultánea para mejorar la efectividad. Incluso la propia gasolina puede servir de refrigerante un instante antes de su combustión.

Bien, en dicho artículo se hablaba de todo eso e hice una pasada rápida sobre la colocación de los radiadores. Los equipos siempre han buscados soluciones a estos problemas y utilizan dos métodos para conseguir mejorar la eficiencia. La opción más habitual es hacer un radiador con mayor grosor de pared y una gran superficie radiante que se coloca inclinado, tanto horizontal como verticalmente para dar al coche un perfil aerodinámico más eficiente pero por mucho que se quiera, el aire que entra por el pontón incidirá más y mejor en la parte del radiador cercana a la entrada que en las más alejada de ella disminuyendo la eficiencia. Hoy vamos a ver los distintos tipos usados este año en los diferentes coches.

HORIZONTALES

Es el método más usado por todos. Los radiadores están colocados horizontalmente y de manera inclinada.  En este caso el aire incide directamente al radiador, pasa por los panales que lo forman y refrigera el aceite o el líquido refrigerante.  El aire caliente es canalizado posteriormente para ser evacuado por la parte trasera del coche como vemos en la imagen de abajo.

Como he comentado, la mayoría de equipos usan esta opción. Si vemos al W05 de Mercedes sin la carrocería se aprecia que su radiador presenta esta configuración. En este caso el radiador es de doble núcleo  (marcado por la linea roja) la parte de arriba sería el intercooler si se confirma que le W05 tiene su turbocompresor en la parte delantera del motor y el inferior sería el encargado de enfriar algunos de los líquidos antes mencionados aunque por la colocación de los tubos no lo tengo demasiado claro. Aprovecho la ocasión para comentar el  extraño tubo de escape del coche y lo digo en singular ya que no se aprecian más. Todo apunta a que todas las salidas vayan a un único colector de escape (tubo ancho y plateado situado cerca del suelo)

Ahora llega el turno a los motores Renault. En esta ocasión voy a hacer una comparativa entre el Caterham y el Red Bull. !Vaya tela! pensaréis muchos pero así es como mejor se entiende la diferencia entre hacer un diseño aerodinamicamentemás cuidado o no. Vemos que la posición de los radiadores del CT05 en menos inclinada que la de su colega alado y en este lateral está compuesto de tres núcleos, siendo el inferior el intercooler y el intermedio apostaría a que se encarga del aceite del motor. Los escapes parecen estar poco trabajados y todas las conexiones para canalizar los flujos van por el lateral y son visibles.

Si lo comparamos ahora con el sistema usado por Red Bull se aprecia que los paneles de refrigeración están colocados con una inclinación muy baja y cabe pensar que dificultaría el tránsito del aire pero entra en escena una propiedad física que explicaré luego que facilita la tarea. También podemos ver como la parte superior de los radiadores está completamente despejada y será vital para facilitar una zona de bajas presiones. En comparación con el CT05 es está infinitamente más trabajado. Todas las conexiones son internas y no se ven tubos por los laterales, eso sí, el espesor y superficie del radiador son mayores. En la parte trasera y en los dos lados del coche están situados los intercooler. Los motores Renault necesitan dos que tiene como función mejorar la refrigeración, equilibrar pesos, etc. Viendo esta imagen podemos apreciar la asimetría en ocasiones he comentado.  Vemos como el lado izquierdo está compuesto por dos núcleos siendo el mayor el encargado de refrigerar el agua.

En el lado opuesto se aprecia que hay tres núcleos. El superior seguramente se encargue de refrigerar el aceite y hay uno bastante más pequeño situado entre el intercooler y él que posiblemente se encargue de la batería de ERS que tantos problemas les dio en pretemporada. Para enfriarlo mejor han colocado una toma directa desde el pontón hasta la base de la batería. Podéis verlo junto al pilar que está a la izquierda y se conecta mediante una pieza rectangular blanca. En este lado si se aprecian las conexiones. Fijaros también en la parte inferior derecha de la imagen como los tubos de escape están metidos en una envoltura térmica plateada donde se aprecian signos de las altas temperaturas en su exterior.

Force India es otro ejemplo de posición horizontal. Vemos que sigue el mismo patrón de Mercedes.

Ferrari parece estar dentro de este grupo pero las imágenes son pocas y malas. La colocación es algo extraña. Parece ser una mezcla entre horizontal y vertical. Podría tener lógica si se ha colocado el intercambiador en la zona más cercana al motor y que mejoraría la incidencia del aire sobre él. Esto es una teoría ya que del intercambiador no se ha visto nada. Lo dejaremos hasta tener  mejores imágenes.

VERTICALES

Bien, este sistema utiliza una ubicación totalmente distinta. Los paneles de refrigeración se colocan mayor o menor inclinación pero en vertical. Con este emplazamiento no es posible que el aire entre directamente por los panales (aberturas que tienen los radiadores)  cuando incide el flujo sobre él. Esto produciría una bajada de rendimiento y dificultaría la tarea pero hay soluciones para todo. ¿Cómo facilitar el tránsito? Creando una zona de bajas presiones, una especie de vacío en la cara externa del radiador para que succione dicho aire.

Los ingenieros diseñan los pontones para crear  un diferencial de presión entre la entrada y la zona de ventilación  de los pontones y forzar el tránsito a través de ellos. Cuando hay un fluido donde hay dos puntos con diferencia de presión el sistema tiende a estabilizarse. Un ejemplo. Un punto de altas presiones podría ser un globo lleno de aire y el exterior del globo un punto de bajas presiones. Cuando lo soltamos, el sistema busca el equilibrio y el aire sale del globo para igualarse a la presión que hay fuera de él. Pues de la misma manera funciona en un F1. De forma más clara, el movimiento hacia adelante del coche por sí solo no es directamente responsable de la conducción de aire a través de los radiadores como sucedía con la posición horizontal, más bien, el movimiento hacia adelante del coche es el que crea el diferencial de presión que hace posible la circulación.

Como cualquier elemento del coche, tiene sus ventajas e inconvenientes y debido a eso, los diseñadores tienen que estudiar muy bien cuál es el mejor sistema cuando tratan de elegir un diseño de interior. Generar este vacío hace posible que los radiadores y refrigeradores intermedios no necesiten estar situados  frente al flujo que entra por la abertura del pontón para hacer uso del aire fresco que entra por él. Otra ventaja es que el permite a los ingenieros de aerodinámica diseñar la carrocería del coche de forma más estilizada ya que pueden compactar  toda esa zona, mejorando el flujo de aire que circula por el exterior del coche pero tiene sus inconvenientes. Los radiadores verticales generan mayor resistencia aerodinámica que los horizontales. El aire choca contra el panel con más fuerza ya que el aire no puede pasar con la misma facilidad que colocados horizontalmente,  donde no hay prácticamente resistencia, aunque siempre hay matices como veremos luego.

Ese es el principal inconveniente pero siempre hay niveles a la hora de diseñarlos.  Puedes crear un sistema que genere altas presiones u otro que tenga  relativamente una presión más baja. En este caso la resistencia es más pequeña, debido a que las entradas se pueden hacer relativamente más pequeñas pero son necesarios unos radiadores más grandes, con el peso que ello conlleva para proporcionar la misma eficiencia de enfriamiento que un sistema que produzca una presión más alta. En contra, si los ingeniero deciden crear altas presiones que pueda generar un vació muy potente en la zona de la salida necesitas unos radiadores más pequeños, por tanto ahorras peso pero en contra tienes que usar  unos pontones muy abiertos para poder hacerlo.

Como veis, nada es perfecto en este mundo. Todo esto también se podría extrapolar al sistema usado por Red Bull. Como vimos el RB10 tiene sus paneles colocados horizontalmente pero utilizan el mismo principio para genera bajas presiones en la zona superior para conseguir la circulación de ahí que tuviera muy despejada la zona y sus paneles estén colocados con muy poca inclinación.

Lotus es el primer ejemplo que os pongo. Con esta imagen podemos lo diferente que pueden ser dos sistemas usando el mismo motor. Fijaros en la flecha roja que os indica el intercooler del RB10 y lo comparáis con el usado en el E22 que es el radiador más cercano a los escapes. Como la noche y el día. También podéis  comprobar la diferencia de espesores que comenté antes. En el lateral retratado por la imagen hay dos núcleos bien diferenciados.

 

Del otro costado también tengo una imagen donde destaca el motor casi desmontado. Vemos el depósito de aceite  donde se airea y enfría en parte hasta llegar al radiador. También podemos observar los cables para el ERS metidos en una estructura naranja. Se aprecia como sobresalen del motor hasta donde hay tres pernos. Esa es la conexión con la batería. Muy interesante.

McLaren es otro equipo que ha optado por esta opción. Sus radiadores están inclinados aproximadamente unos 45º mientras que en el E22 están colocados casi verticalmente. La unidad está formada por dos núcleos pero se puede apreciar un tercero más pequeño que sobresale por arriba que tiene pinta de ser el usado para la caja de cambio. Esa no es su posición natural, estarían ajustándolo de ahí que se vea.

Y por último, el del Sauber. Más de lo mismo.

Bueno amigos, espero que os haya parecido interesante. Otro día más, pero eso será otra historia.

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