revista tecnología de competición febrero2010

Race Car Technology

Feb. 2010

Revista de Técnica de Competición Automovilística www.racecartechnology.com

1

Además...

SIMULAR

EN CFD

Noticias, a pensar, etc.….

¿Quieres ser Ingeniero de Pista?

Sistema Español de Adquisición de Datos

Diseño de Túneles de Viento

Reducción Consumo: Orejas de Popa

Post-Rig Virtual - Optimización del Setup

Cálculo del Centro de Gravedad

Adquisición de Datos– Iniciación

Race Car Technology www.racecartechnology.com

ENGINEERING SERVICES

DYNAMIC AND AERODYNAMIC SERVICES

BRENO OLIVEIRA

TIMOTEO BRIET

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Desde Túneles de Cali-

bración de instrumen-

tos, pasando por

Túneles para modelos

de coches y motos a

escala, hasta Túneles

de Viento para Coches

a escala real ¡¡¡¡

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Estudios Aerodinámicos. Estudios Cinemáticos y Dinámicos. Aero-Map. Optimización en pista. Reducción de la Drag. Aumento de la Down-Force. Software Análisis Post-Rig. Simulaciones CFD. Paso a Formato Cad-3D (Ingeniería Inversa). Ingeniería de Pista o Carrera. Cursos de Formación a Medida. Diseño de Coches y otros Vehículos. Cálculo de Suspensiones. Simulador de Tiempos por Vuelta. Modelización Numérica. Optimización y Mejora del Rendimiento. Diseño de Vehículos de Bajo Consumo. Etc....

www.csnet.es

Director General

Timoteo Briet Blanes. [email protected]

Notas de este número: Timoteo Briet Blanes

Paco Tercero Nacho Suarez Jonathan Blanco

Roberto Pravata Consultas:

[email protected]

Publicidad: [email protected]

Suscripciones: [email protected]

Edición: [email protected]

Redacción Administración: C/ San Bartolomé 19 C.P. 12190 Borriol (Castellón)

Race Car Technology

EDITORIAL

Antes de contarles las razones de la creación de la revista, me gustaría contaros lo que pretendemos con su publicación y es que nuestro lector pueda

encontrar un espacio lleno de información técnica de ingeniería de competición,

fácil de entender y muy útil en el mundo del automovilismo deportivo. Muchas veces hallar esta información es un trabajo muy arduo y una vez encontrada nos

damos cuenta que poco se puede aplicar a la competición, con el agravante de la complejidad que esta misma conlleva. Y es por todo lo expuesto que nace esta

revista.

Os proponemos en cada número explicaros con el mayor detalle posible

diferentes temas que rodean el mundo del automovilismo deportivo, a fin de que podáis entender y aplicar diferentes y complejos aspectos técnicos.

Pretendemos también que se convierta en un gran canal de buenas e

innovadoras ideas en las que podamos retroalimentarnos de la gran capacidad de ingenieros y entendidos que sabemos fehacientemente que existen. Para ello

usaremos nuestra revista y la web (www.racecartechnology.com) en la que podéis

comentar mensualmente los artículos que más os gustaron.

Contamos con muy interesantes secciones que iremos desarrollando en cada uno de nuestras entregas y que por supuesto se irán incrementando a lo

largo del año. Agradecemos por supuesto, que nos hayáis elegido y que podamos

contar con vuestros comentarios e inquietudes para hacer de ésta, no solo por ser la única, la mejor revista técnica de competición de España.

Equipo Técnico

www.racecartechnology.com

Race Car Technology

¿QUIÉRES SER INGENIERO DE PISTA?

5

PROCESO DE CFD

INICIACION ADQUISICION DE DATOS

DISEÑO DEL TUNEL DE VIENTO

REDUCCION CONSUMO OREJAS DE POPA

7

POST-RIG OPTIMIZACION DEL SET UP

15

UBICACIÓN: CENTRO DE GRAVEDAD

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE DATOS

39

35

47

24

NOTICIAS, DINÁMICA (49), A PENSAR (52)...

INDICE


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¿QUIERES SER INGENIERO DE PISTA?

A todo el mundo al que le gusta la competición, ha soñado

desde la infancia con entrar a formar parte de aquellos elegi-

dos que desarrollan su faceta profesional en un equipo de

competición; también es algo lógico, apuntar hacia lo más

alto. En cualquier caso, es conveniente y necesario seguir

avanzando paso a paso, sin prisas, pero por un camino seguro

y firme.

Desde estas líneas, se darán a conocer aquellos medios para ―Formarse Adecuadamente‖.

Hace algunos años, cuando se daba inicio a este camino profesional, era habitual empezar por cargos o trabajos

―simples‖, para luego ir ascendiendo en categoría: mecánico, logística en general, stockaje, control de piezas, etc. Un

buen ejemplo de esto es el exitoso Ross Brawn, quien comenzó su carrera como tornero de March y mecánico de

algunos equipos de Fórmula 3. Hasta que entró en el nuevo equipo Williams F1, allí escaló posiciones hasta el depar-

tamento de I+D como Ingeniero Aeronáutico y lo demás es historia conocida.

Hoy en día las cosas han cambiado; nadie se puede incorporar a un equipo para luego ir ascendiendo o

progresando; quizás todavía exista la figura del becario o ayudante, que puede proporcionar

esa experiencia necesaria para avanzar; pero de todas formas, las cosas son ahora

diferentes y el hecho de empezar a trabajar en un equipo, requiere de no sólo

―ganas‖. Se necesita una formación previa.

Este cambio en las costumbres o requerimientos profesionales, conllevan implícitamente, que el

aspirante, cumpla una de las siguientes 3 condiciones:

1. Posea los condicionantes de una plaza profesional ofertada por el equipo.

2. Tenga amplia experiencia y capacidad en otros equipos.

3. Posea los amplios conocimientos en competición en general, de tal forma que pueda desempeñar diversos tra-

bajos o actividades.

En cualquiera de los supuestos, es necesario conocer la extensa infraestructura material e informática que se precisa

en competición. A grandes rasgos:

Software de gestión, cálculo y tratamiento de datos numéricos; por ejemplo Excel.

Software de modelización numérica: Mathcad, Mathematica, Derive, etc.….

Modelización Dinámica: Adams.

Software de simulación Aerodinámica o CFD: Star CCM+, Fluent, SimLab, Tdyn, etc.….

Adquisición de Datos.

Análisis de datos.

Diseño CAD: Catia, Solid Works, etc.….

Ingeniería inversa: Rhinoceros, etc.….

Además es importante conocer el ―COCHE EN SU CONJUNTO‖, no como materias o elementos separados entre sí, sino

La Formación es vital.

Roberto Pravata



Race Car Technology

5

como un conjunto interdependiente. Entendiendo también la interacción entre las partes y las consecuencias de su

modificación. Por ejemplo como puede afectar un descenso de altura excesivo en un coche de turismo con la tempe-

ratura del motor.

A grandes rasgos, las materias que se deben conocer son:

Aerodinámica. Adquisición de datos.

Suspensión. Análisis de datos.

Neumáticos. Electrónica / Sensores.

Chasis. Ingeniería Inversa.

Dirección. Materiales.

Transmisión. Modelización Numérica.

Relaciones de marchas. Modelización Dinámica.

CFD. Gestión de Equipos.

Desarrollo de ensayos y

experimentos.

La escasez o dificultad en acceder a información, es grande en España; la poca Formación e Información existente, se

reduce a cursos, que a pesar de ser de calidad, se realizan en un único lugar, con la dificultad que tienen las perso-

nas que viven lejos de dicho lugar, y están muy esparcidos en el tiempo, la periodicidad es muy baja. Por si fuera

todo esto poco, las materias que se imparten no abarcan todos los conocimientos y asuntos necesarios en competi-

ción.

Por todo ello, se hace necesario un pack de información que cumpla los requisitos de Abundancia de información

necesaria y Escasez de la ―inútil‖. Información completamente aplicada a competición. Ejemplos prácticos reales. Soft-

ware de uso real y accesible. Plantillas de cálculo ―útiles‖. Y por supuesto un temario que englobe todas las materias

necesarias.

Desde esta revista se pretende ofrecer dicha información, bien a partir de las propias páginas, o a partir de otro tipo

de medios que iremos informando oportunamente.

Ofrecemos algunos Másters que cumplen con los requisitos antes mencionados:

MASTAC - SUNRED (Barcelona) www.sun-red.com

305 hs.

Noviembre a Junio. (horarios nocturnos) Ideal para gente que trabaja.

-STA (Sociedad de Técnicos de Automoción)

-El Col·legi i l´Associació d-Enginyers Industrials de Catalunya

METCA - EPSILON EUSKADI (Azkoitia) www.epsiloneuskadi.com

996 hs.

Enero a Noviembre. Lunes a Viernes, todo el día.

-Epsilon Euskadi.



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REDUCCIÓN DEL CONSUMO: OREJAS DE POPA

Timoteo Briet Podrás ver la importancia de pequeños

―cambios‖ sobre la popa de cualquier vehículo

para reducir la Resistencia Aerodinámica

El tema de la reducción del consumo de combus-

tible, es algo muy de moda; más allá de las mo-

das, es algo completamente necesario, y desde

estas líneas y de manera continua y mes a mes,

pretendemos dar a conocer sistemas simples,

sencillos y fáciles, que reducen la Resistencia

aerodinámica, y por tanto, el consumo de com-

bustible.

La resistencia aerodinámica empieza a ser importante, en términos de consumo, a partir de 80 km/h; por debajo de

esta velocidad, una variación de la resistencia, conlleva una poco apreciable reducción del consumo.

De hecho, la Resistencia aerodinámica es la más importante de todas las Resistencias, y más a velocidades ―altas‖;

recordad las diferentes resistencias existents: rozamiento neumático-asfalto, tren de potencia (motor, caja de cam-

bios, diferencial, etc....), otros elementos dinámicos, Aerodinámica.

Por tanto, trabajar sobre aquella fuerza que más drag produce, origina una gran reducción porcentual de consumo de

combustible.

Si lo que necesitamos es reducir la drag, necesitamos actuar en las zonas donde más se precisa:



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En aerodinámica, como veremos a partir de ahora, existen una serie de principios, muy básicos y elementales, sobre

los que se construye toda la aerodinámica; uno de estos principios, es aquel que dice que si se requiere reducir la

drag, es mayor centrarse y trabajar la popa; es un principio extremadamente simple, pero también extremadamente

útil.

Veamos la furgoneta Opel Vivaro:

Si nos fijamos en la popa ey en particular en los extre-

mos verticales, podremos apreciar una curvatura y pro-

longación de las paredes laterales hacia el interior. Jus-

tamente este sistema es el que atañe este artículo: las

llamadas Orejas de Popa.

En esencia es justamente eso: una prolongación de las

paredes laterals hacia el interior, de forma que el ―salto‖

del flujo hacia la depresion de popa, es más suava o

menor. Bien es cierto que esto debe hacerse también en

la parte superior o techo.... cosa que normalmente no

se práctica.

Ello produce una reducción de la drag, y por consiguien-

te una reducción del consumo de combustible.

Otro de los efectos que causa la instalación de estas orejas de popa, es la reducción de las turbulencias, que a su vez,

también produce una reducción de la Resistencia aerodinámica.

Veamos un ejemplo práctico real; supongamos que añadimos unas

pequeñas orejas de popa, a la parte superior del remolque de un

camion; a continuación, podemos observar claramente el efecto de

dichas orejas:

Las turbulencias aguas abajo, son extensas y perduran en el tiempo y en el espacio.

Vista en planta



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El flujo se introduce mucho antes en la zona de depresión de popa; ello origina una reducción de la Resistencia

aerodinámica muy importante.

Hemos visto en resumen, un sistema sencillo y muy útil, que por sí solo,

puede alcanzar niveles de reducción de consume muy altos; todo es cuestión

de optimizarlo, claro. He aquí la esencia de la Ingeniería. La foto que incorpo-

ramos, no hace referencia exactamene a orejas de popa (en otros artículos lo

explicaremos), pero dan la idea de lo fácil y sencillo que puede llegar a ser un

sistema muy efectivo.

La Empresa Canaria Mhetasim, está desarrollando

un Simulador de Coches, altamente real; dispone

de movimiento para similar la dinámica en pista;

en estos momentos se encuentra en fase de am-

pliar los grados de libertad para que la dinámica

sea todavía más real; por otra parte, se encuentra

estudiando diversos modelos de coches de cate-

gorías actuales, para que sirva de soporte, forma-

ción y aprendizaje tanto a pilotos consagrados

como aquellos que aspiran a serlo; desde un prin-

cipio cuentan con la inestimable ayuda del campe-

onísimo Alfonso Viera (cualquier presentación es

obvia).

MHETASIM

NOTICIAS



Race Car Technology


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Podrás conocer cuáles son los pasos

fundametales y protocolo de actuación,

para conseguir Simulaciones CFD, fi-

ables.

Timoteo Briet

PROCESO DE SIMULACIÓN CFD

Todo proceso CFD, posee 3 fases, bien diferenciadas: la primera es la que atañe a la creación de la geometría;

la seguna fase se refiere al mallado del problema, y la tercera y última, corresponde a la programación de la

simulación y el análisis de los resultados; veamos cada una de ellas por separado.

Veamos un ejemplo real; tomemos un coche de la

categoría VDEV; necesitamos tener el coche en format

CAD listo para ser usado por el software CFD. Para

ello, podemos actuar de 2 formas:

Usar programas como el Rhinoceros que a partir de

varias fotos del coche (vistas) es capaz de generar la

geometría completa), o usar programas como el Catia,

que es capaz de generar la misma geometría en 3D a

partir de una nube de puntos. Optamos por el Se-

gundo método, ya que el primero se usó ya con resul-

tados no muy correctos; elejimos el scanner 3D de

Noomeo: La nube de puntos que es scanner genera, posee mil-

lones de puntos; es necesario crear superficies a partir de

dichos puntos, tarea esta, nada fácil: es necesario, más

que conveniente, ―conocerse‖ el coche, sus curvas, haber-

las palpado, sentido y visto. Usando el Catia en este caso,

somos capaces de generar las superficies que compone

el coche en su totalidad.

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Race Car Technology


Una vez hemos sido capaces de generar todas las superficies de las que se compone el coche, es necesario

asegurarse de que no falta ninguna y que todas están bien definidas; hemos de saber necesariamente si

existe sobre nuestro coche, algún ―agujero‖; si ello es verdaderamente así, no podemos generar el volumen

necesario; para realizar cualquier simulación CFD, debemos generar un volumen; es decir: sea cual sea la

aplicación o contexto de la simulación, debemos tener un volumen que corresponderá con el volumen de

todo el aire; por ejemplo, imaginemos que queremos analizar la drag sobre un balón; para ello dibujaremos

una esfera de un diámetro determinado que a su vez formará un volumen; el túnel de viento virtual, tam-

bién tendra un volumen pues bien: el volumen que es necesario crear para poder similar y resolver nuestro

problema será la resta entre el volumen del túnel de viento menos el volumen del balón. Este es el proceso

a seguir para obtener el volumen deseado. Hasta que no consigamos este volumen de aire, no podemos

seguir avanzando en el proceso.

Otro tema muy importante, geométricamente hab-

lando, es el contacto entre el neumático y el suelo;

para no tener problemas con el posterior mallado,

hemos de realizar el contacto de una forma es-

pecífica: hemos de ―calcular‖ y conocer la huella del

neumático, y prolongarla un milímetro (más o

menos) a modo de cilindro hacia abajo; de esta

forma, el contacto entre el neumático y el asfalto, no

origina ángulos increíblemente pequeños, que de

seguro, dan problemas a la hora de mallar la ge-

ometría.


Tampoco hay que olvidarse de hacer el agujero correspondiente a

la huella de los neumáticos:

Si además, como ocurrirá siempre en el caso de coches, hacemos el estudio de la mitad del coche, aprove-

chando la simetría existente, no debemos tampoco olvidarnos del hueco lateral, en una de las paredes later-

ales del túnel de viento; de esta forma, quedan unidas por el volumen, todas las partes del coche que son

conexas:

Como resúmen a este proceso, decir que: si

pudíéramos entrar por uno de los huecos de las

huellas de los neumáticos, seríamos capaces de ir

a cualquier lugar del coche, y salir por cualquiera

de las otros agujeros de las huellas de otros

neumáticos; esta es la esencia de todo este

primer proceso.

El proceso de mallar la geometría, básicamente el aire o volumen (también hay que mallar primero las superfi-

cies), no es más ni menos que convertir lo infinito en finito; existen infinitos puntos en el espacio, con lo que es

absolutamente imposible calcular las velocidades en todo esos untos; de esta forma, lo que se hace, es discreti-

zar el espacio de tal forma que ahora dispondremos de un número ya finito de puntos o nodos; existen muchos

tipos de mallados (estructurados y no estructurados), y muchos esquemas de discretización numérica de las ec-

uaciones, pero no es el objeto de este artículo; en posteriores artículos, se hará más énfasis en estos aspectos

matemáticos.

La mayoría de programas CAD,

disponen de herramientas que

proporcionan y detectan las

líneas que forman parte de

superficies no cerradas; de

esta forma, es muy cómodo

saber dónde están las superfi-

cies no cerradas u huecos so-

bre los que trabajar; es necesa-

rio cerrar todas las superficies.

El formato con el que debemos

crear nuestra geometría final,

es IGES.


Race Car Technology


Race Car Technology


Cualquier plataforma informática que usemos para nuestro CFD, será finita; esto es: tendrá cierta capacidad

máxima; por ello mismo, es tan complicado el proceso de mallado; más bien un ―buen‖ mallado de nuestra

geometría. Si por eemplo disponemos de 8 millones de nodos a colocar en nuestro problema, debemos

conocerlo en profundidad, para de esta forma, hacer más denso el mallado allí donde convenga hacerlo; así,

tendremos más precisión donde sea necesario, con el mismo

número de nodos. A modo de reglas generales y muy útiles,

podemos decir que es meor hacer ena malla más densa en:

Zona de las ruedas, frenos, alerón delantero y trasero.

Espacio entre el suelo del coche y el asfalto; difusor.

Zonas de popa con posible existencia de turbulencias.

Justamente por la misma razón (finitud de nuestro hard-

ware), hemos de colocar un túnel de viento virtual adecuado

a nuestro problema (teniendo en cuenta que lo ideal sería

disponer de un túnel de viento de 1 kilómetro de longitud y 1 kilómetro de altura, además de hacer nuestra

simulación con la totalidad del coche y no la mitad....); para ello y como regla general, el túnel deberá tener

las siguientes dimensiones (suponiendo un coche de Fórmula 1):

Longitud: 30 metros.

Anchura: 15 metros.

Altura: 10 metros.

Otra de las cosas a realizar, para que el mallado no tenga problemas

de ser realizado con satisfacción, es disponer y colocar las diferentes

piezas del coche, en ―capas‖ separadas; todos los softwares CFD, a la

hora de importar los archivos de CAD, distribuyen esas capas como

objetos diferentes, con lo que podremos entonces, asignarles condi-

ciones diferentes por tanto: no son las mismas condiciones las asigna-

das a un radiador que a la toma de admisión, por ejemplo. Si no nos

acordamos de ello, es posible separarlas dentro del software CFD,

pero es más complicado y difícil, aunque no imposible.

Como reglas generales, para que el mallado sea bueno y sobre todo, sea posible su generación y existen-

cia, la geometría debe cumplir una serie de requisitos:

No deben haber ángulos excesivamente pequeños; ello produce que necesariamente se tengan que

colocar mallas excesivamente pequeñas con el riesgo que conlleva esto, hasta el punto, de no

poderse.

Las superficies, allí donde haya una gran curvatura, es mejor separarla por varias superficies más

pequeñas.

Básicamente, estas son las 2 leyes o condiciones, que son suficientes para asegurar la correcta generación

del mallado.


Para realizar y poder así, disponer de una ―fiable‖ simulación CFD, es necesario también, simular fielmente

la realidad, y no sólo geométrícamente; para ello, es necesario:

Hacer que el suelo se mueva (moving ground).

Neumáticos rodantes.

Para estas 2 condiciones, basta aplicarles lo que se denomina una condición de contorno; para ello, ha-

cemos que el vector velocidad del aire, sea tangente a la superficie; tan sólo eso.

Ruedas rodantes (llantas); esta condición a asignar a las llantas no es una condición tan fácil y sen-

cilla; se trata de mover físicamente las llantas; cada software CFD se procederá de una forma u otra.

Instalación de radiador; esta instalación no se realiza por motivos de calcular (lo cual también es

posible claro) el intercambio de calor, sino por motivos de pérdida de carga; es muy importante

esto.

Existencia de frenos y discos de frenos; el flujo que pasa a través de ellos, es sumamente importante

para la dinámica general del coche, y no sólo para la refrigeración de los frenos.

Es conveniente asignar a la toma de admisión alguna condición de succión de flujo.

Por otro lado y también de una forma fácil, se asigna a todo el coche la condición de ―wall‖; ello significa

que todo el covhe es de pared sólida; para el radiador esto no será así, pues habrá que colocarle una

condición de permeabilidad (pérdida de energía). También hay que indicar dónde es la entrada de aire, la

salida, el plano de simetría (en su caso; se le está diciendo al software que hay una pared, pero no es

sólida, ni tiene fricción....); por supuesto es posible, si se conoce, asignar coeficientes de rugosidad o fric-

ción a aquellas superficies que lo necesiten; existen otras muchas condiciones como el vector gravedad, o

el modelo de turbulencia, o el modelo de transferencia de calor, etc... pero serán motivos de otros artícu-

los más adelante.

Hemos tocado todos los pasos a seguir en un proceso global de CFD; las condiciones que hemos detallado,

sion extremadamente importantes, y son necesarias seguir para la buena obtención de resultados. Cómo

obtener resultados, las diferentes formas de representación y sobre todo su análisis, será objeto de otro

artículo.

A modeo de resúmen decir que el proceso, estudio o generación de la geometría es el proceso más impor-

tante; por mi experiencia diré que si la geometría cumple todo lo dicho en este artículo, el mallado no ten-

drá problema alguno en su generación, y los resultados CFD serán fiables; en mi opinión, si hay problemas

en el mallado, es mejor volver atrás, a la geometría, y ver los posibles errores y solucionarlos adecuada-

mente.


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ANÁLISIS POST - RIG. MEJORA DEL SET UP

Muchas veces hemos oído que los equipos de F1 disponen de

bancos de ensayos de varios postes, encargados de estudiar

si el setup, es el idóneo para un circuito determinado; pueden

conocer las actuaciones del coche, antes de salir a pista… es

lo que se denomina ―Análisis de Post-Rig‖. Veamos qué es.

En esencia, se trata de unos cilindros o émbolos,

en los que se apoyan las 4 ruedas del coche; me-

diante un sistema electrohidráulico controlado

por ordenador, se suministra cierta vibración a

los cilindros y a través de las vibraciones que

tienen lugar en el coche, se puede llegar a cono-

cer la idoneidad del setup. Normalmente, se utili-

zan 5 postes, 4 encargados de hacer vibrar las

ruedas y otro simulando la Down-Force aerodiná-

mica; también habréis oído hablar de un ensayo

de 7 u 8 postes; se trata de uno similar al ante-

rior más otros 2 para simular fuerzas varias (por

ejemplo: fuerzas laterales y otras del tipo de ace-

leración y frenada y/o diferentes balances aero-

dinámicos). Éste es, básicamente, el concepto de

ensayo.

El problema fundamental, no es el de la infraestructura o equipo de medición, sino el del análisis matemático

que se tiene que hacer una vez adquiridos todos los datos.

Para describir el funcionamiento de un post-rig, analizaremos el siguiente ejemplo:

Supongamos cierto coche (nos fijamos en los 2 ejes, delantero y trasero) al que suministramos cierta vibración a

través de los cilindros.

Existe una función muy importante en este análisis matemático, que es la Función de Transferencia. Si dibujamos

las 2 funciones de transferncia frontal y trasera, obtenemos lo siguiente:

1. Se coloca el coche en un 5 Post y se simula un circuito. Con los da-

tos de elongación del amortiguador se genera la FFT (Fast Fourier

Transform). Con la FFT se sabe el rango de frecuencia en el cual tra-

baja en su mayoría el amortiguador. Es ese rango el que se debe

enfocar.

2. Una vez que se sabe el rango frecuencial de mayor operación del

amortiguador se deben realizar funciones de transferencia entre el

input (Aceleración o desplazamiento de la plataforma) y el desplaza-

miento de la masa no suspendida, masa suspendida y amortiguador.

Por ejemplo FT=Out/In. Con la función de transferencia es bueno pasarlo todo a dB; por ejemplo 20 log (fT). De

esta forma se el input y el output son iguales el resultado es cero.

Nacho Suarez / Timoteo Briet



Race Car Technology

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En la gráfica adjunta:

El eje delantero (azul) se mantiene en 0 dB aproximadamente entre 2 y 10 Hz. Esto quiere decir que la masa no sus-

pendida (rueda) se mueve igual que en el input (plataforma) lo que resulta en una fuerza constante entre el neumáti-

co y la carretera, lo cual es ideal.

Por otro lado, el eje trasero (rojo), mantiene el mismo comportamiento solo

entre 2 y 4 Hz. Así que si la frecuencia de operación normal del amortiguador

es alrededor de 8 Hz, el setup no es ideal. En ese caso, a 8 Hz la ganancia es

positiva, lo que significa que el desplazamiento de la rueda es mayor que el de

la plataforma. Por lo tanto hay variaciones de la fuerza entre el neumático y el

asfalto lo que puede generar altas temperaturas.

Veamos otro ejemplo: sean las pruebas números 1 y 2, los setups elegidos. En las gráficas de respuesta en frecuen-

cia (página siguiente) se ve como la 2ª (en color rojo) tiene mayor ancho de banda que la 1ª (el ancho de banda se

mide en el punto de paso por -3 dB) y además menor pico. Esto se traduce en las gráficas del tiempo en el que la 2ª

va a tener una respuesta al escalón más rápida y con menor sobre impulso que la 1ª.



Race Car Technology



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Por ello se deduce que la 2ª configuración tiene mayor Perfonmance.

Si esto se traduce a lenguaje técnico, podemos concluir diciendo que el Performance Index (o ―PI‖) del 2º setup, es

mejor; es lo mismo que decir que es menor y más próximo a ―0‖, pues el Performance Index se mide entre ―0‖ y ―1‖.



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Cuanto más cerca estemos de ―0‖, tanto mejor es el comportamiento del setup correspondiente; en otros artículos,

describiremos cómo se puede calcular dicho ―PI‖.

Como se puede apreciar por tanto, la configuración 2ª:

– Se adapta mejor al escalón.

– Se recupera antes del paso del escalón; las oscilaciones posteriores son menores.

Veamos otro ejemplo, más completo. Creamos un software capaz de simular la dinámica de la suspensión (4 pos-

tes); el diagrama de dicho software, y los datos a introducir, son los siguientes:

Se han realizado simulaciones con dos configuraciones distintas con el fin de comparar el comportamiento dinámico

de las suspensiones del coche. La primera configuración que llamaremos ―original‖ es la que viene dada por los

parámetros de la tabla anterior. La segunda configuración que sirve de comparación con la anterior la llamaremos

―another‖ y tendrá los mismos datos que la primera salvo para el caso de los amortiguadores cuyas durezas han sido

fijadas en:



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es decir, la segunda configuración tiene unos

amortiguadores más duros.

Nota importante: Se han utilizado modelos lineales

para los amortiguadores (dampers); el software es

capaz de utilizar otros modelos más reales.

Las simulaciones consisten en un ensayo post-rig en el que se evalúa el comportamiento de las suspensiones en el

movimiento llamado ―heave‖, es decir, movimiento vertical del coche. A continuación se exponen una serie de gráficas

que este comportamiento desde el punto de vista de la respuesta en frecuencia.

- Movimiento de la masa suspendida:

Las figuras que se muestran a continuación representan el movimiento de la masa suspendida en relación al movi-

miento de la carretera (plataforma). Como se aprecia, a baja frecuencia el chasis es capaz de seguir los movimientos

de la carretera sin ninguna dificultad hasta una frecuencia de alrededor de 1 Hz en la parte delantera y 1.5 Hz en la

trasera. Esto hace que las alturas (tanto traseras como delanteras) respecto del suelo permanezcan prácticamente

constantes hasta los valores de frecuencia citados. Esto es bueno desde el punto de vista aerodinámico. Sin embargo,

a partir de esas frecuencias las amplitudes de movimientos del chasis son más acusadas y peores en el caso de la

configuración ―original‖. Se observan picos de resonancia a frecuencias cercanas a los 2 Hz y entre los 4 y 5 Hz. Estos

picos son más pronunciados (peores) en la configuración ―original‖. El ancho de banda es muy similar en todos los

casos, pero ligeramente más ancho en la configuración ―another‖. Todo esto supone que la respuesta en el tiempo del

chasis (altura respecto del suelo) en la configuración ―original‖ va a ser con mayores oscilaciones y tardarán mayor

tiempo en extinguirse cuando cese la excitación. Esto no es bueno desde el punto de vista aerodinámico.



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– Movimiento de la masa no suspendida (ruedas):

Algo similar se puede decir del comportamiento de las masas no suspendidas. A baja frecuencia las ruedas siguen a

los movimientos de la carretera hasta aproximadamente 1 Hz delante y 1.5 Hz detrás. Esto hace que el agarre de los

neumáticos sea uniforme. A partir de esas frecuencias las amplitudes de movimientos son mayores (peores en el caso

de la configuración ―original‖). Se observan también picos de resonancia a frecuencias cercanas a los 2 Hz y entre los

4 y 5 Hz, pero inferiores en la configuración “another”. Además esta configuración tiene mayor ancho de banda. Esto

se traduce en movimientos de las ruedas menores y más rápidos en la configuración ―another‖ lo que podría suponer

– Deflexión de los neumáticos (cargas en la huella de contacto):

Las figuras siguientes muestran cómo se deforman los neumáticos o lo que es lo mismo nos dan información de

cómo varían las cargas en las huellas de contacto de los neumáticos con la carretera. A baja frecuencia la variación en

la deflexión de los neumáticos es prácticamente nula, muy pequeña (por debajo de los –40 dB), por tanto, las cargas

sobre las huellas de contacto son uniformes. A partir de 0.5Hz las deformaciones comienzan a aumentar y a partir de

casi 4 Hz las deformaciones son tan grandes como las variaciones de carretera (se llega a 0 dB) y por tanto, también

serán mayores las variaciones en las cargas sobre las huellas de contacto. Nótese como a ciertas frecuencias (entre 1

y 2 Hz y entre 4 y 5 Hz) las variaciones son mayores en la configuración ―original‖, por lo que puede resultar que esta

configuración presente peor agarre general y mayor aumento de la temperatura de los neumáticos.



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– Deflexión de los neumáticos (cargas en la huella de contacto):

Las figuras siguientes muestran cómo se deforman los neumáticos o lo que es lo mismo nos dan información de

cómo varían las cargas en las huellas de contacto de los neumáticos con la carretera. A baja frecuencia la variación en

la deflexión de los neumáticos es prácticamente nula, muy pequeña (por debajo de los –40 dB), por tanto, las cargas

sobre las huellas de contacto son uniformes. A partir de 0.5Hz las deformaciones comienzan a aumentar y a partir de

casi 4 Hz las deformaciones son tan grandes como las variaciones de carretera (se llega a 0 dB) y por tanto, también

serán mayores las variaciones en las cargas sobre las huellas de contacto. Nótese como a ciertas frecuencias (entre 1

y 2 Hz y entre 4 y 5 Hz) las variaciones son mayores en la configuración ―original‖, por lo que puede resultar que esta

configuración presente peor agarre general y mayor aumento de la temperatura de los neumáticos.

– Movimiento de cabeceo (pitch):

A pesar de estar analizando el movimiento de “heave”, y debido a la diferencia de configuración entre las suspensio-

nes delanteras y traseras, se produce un movimiento de cabeceo en el coche que también es interesante analizar.

Parte de este análisis ya ha sido expuesto al estudiar el comportamiento de las masas suspendidas. En la figura si-

guiente se muestra el ángulo de cabeceo frente a las variaciones de la carretera. Su estudio vuelve a corroborar las

conclusiones sacadas en el estudio de las masas suspendidas. A baja frecuencia el cabeceo permanece prácticamente

constante y a alta frecuencia se observan variaciones ostensibles, pero menores en la configuración ―another‖.

CONCLUSIONES FINALES:

Se puede decir que la configuración ―another‖, en prin-

cipio, va a presentar ventajas de comportamiento diná-

mico generales en lo que al movimiento de ―heave‖ se

refiere. Podríamos decir que la configuración ―another‖

presentaría un ―Performance Index‖ inferior al de la

configuración ―original‖. Hay que hacer notar que no

se han tenido en cuenta cargas aerodinámicas que

podrían variar los resultados. Tampoco se han analiza-

do los comportamientos de balanceo y cabeceo puros

que también son muy importantes. En otros artículos,

estarán incorporados.

Más adelante, analizaremos otros setups, configuracio-

nes y coches de diferentes categorías; todo, en pro de

optimizar el setup y de incluso, de clasificarlos en fun-

ción de su idoneidad.



Race Car Technology

También y en otro orden

de asuntos, y en posterio-

res artículos, analizaremos

la idoneidad del setup, en

función de los ―topes‖ de

los recorridos; en el mode-

lo de 4 postes que hemos

desarrollado, hemos incor-

porado estos topes, con el

fin de analizar la dinámica

en peraltes, curvas, etc....

AVIÓN ESPÍA—UAV

Quería hacer mención de un proyecto que se está desarrollando aquíe en España; se trata de un proyecto de ultimí-

sima tecnología, enteramente español.

Se trata de la creación de un Avión Espía.

Envergadura de 2.3 metros.

Motorización eléctrica / de explosión.

Autonomía: cruzar el Atlántico; aproximadamente 30 horas.

En estos momentos, ya hemos realizado pruebas de vuelo, desde Calpe (Alicante) hasta Mallorca, ida y vuelta; el

plan de vuelo era despegar, llegar y hacer unas fotografías de la catedral de Mallorca, y volver a Calpe; el aterrizaje

se puede realizar por control remoto o incluso el propio avión, es capaz de aterrizar sólo....

Todo el control de vuelo se puede realizar en tiempo real desde base. Más adelante iremos contando más cosas al

respecto; el factor ―enteramente español‖ le confiere gran importancia y trascendencia.

NOTICIAS



Race Car Technology

ADQUISICIÓN DE DATOS—PROTOCOLO—INICIACIÓN


Race Car Technology


Sin duda alguna la Formula 1 ofrece al espectador un arsenal de impactantes imáge-

nes llenas de velocidad, tecnología, tensión, emoción y glamur; al menos eso se des-

prende al ver la retransmisión de cualquier carrera.

Si nos adentramos algo más en el mundo del motor sport (entendiendo como tal aquel

que engloba categorías que van desde el Karting, pasando por Fórmulas de promo-

ción o copas monomarca para llegar categorías como la GP2 o la DTM; previas a la

F1, el Mundial de Turismos o el Campeonato del mundo de Rallyes) pronto descubri-

mos que detrás de todo esto se esconden equipos de trabajo de muy alta cualifica-

ción, compuestos por mecánicos, ingenieros, pilotos, managers y un largo etc..

Y no se puede rebatir la afirmación que unas de las piezas clave dentro del

engranaje de un equipo de competición son los ingenieros de pista y los inge-

nieros de adquisición de datos.

En esta primera entrega de una serie de artículos comenzaremos a aprender

sobre las tareas que realiza un DATA ENGINEER en un equipo de competición.

En sucesivas entregas se irán desgranando los entresijos de su labor dentro

del equipo, qué hojas de trabajo utiliza, qué parámetros y cómo los controla o

qué valor añadido puede aportar en su trabajo.

Finalmente ya en futuras entregas, (y como suele suceder en la evolución de un profesional de este tipo) se pa-

sará a estudiar que es un RACE ENGINEER, que hace y cómo trabaja.

La principal diferencia entre un DATA ENGINEER y un RACE ENGINEER estriba en que el primero se centra en

analizar y controlar diferentes parámetros del coche con la finalidad de encontrar puntos de mejora tanto del

propio bólido como del piloto, mientras que un ingeniero de pista es capaz de tomar decisiones respecto al set

-up del coche y aplicar modificaciones.

Aunque es cierto que en ocasiones (y dependiendo de la categoría) estas dos figuras se confunden, siendo en

gran parte de equipos incluso la misma persona; si es verdad que deben diferenciarse sus cometidos al menos

de un modo didáctico.

Es la labor más importante de un Ingeniero de Adquisición de datos la instalación, configuración y manteni-

miento del DAS. Y su principal función la de analizar los diferentes datos proporcionados por los sensores del

vehículo, tanto para encontrar problemas de funcionamiento o pérdidas de rendimiento del coche como al aná-

lisis de la conducción del piloto para ayudarle a mejorar vuelta a vuelta.

Para ello se hace servir de un software de adquisición, de la información suministrada por el piloto, equipo y

cronometraje así como de hojas de cálculo creadas a tal efecto.

Pero el trabajo de Data Engineer comienza mucho antes del fin de semana de carreras, previamente al viaje

hacia el circuito ha de instalar el sistema DAS en el vehículo, calibrar los sensores, determinar qué información

verá el piloto en pantalla, qué alarmas poner o a que RPM se encenderán las luces del cambio. A demás debe

preparar hojas de análisis para el piloto e ingenieros, analizar los datos conocidos del circuito, configurar

hojas de cálculo para un rápido análisis de posibles variables en la relación de marchas, barras de torsión,

amortiguadores etc…

Francisco Tercero

24


Race Car Technology


“Los trabajos más importantes de un In-

geniero De Adquisición de Datos son la

Instalación, configuración y el manteni-

miento del sistema de Adquisición de da-

tos”.

“Cuando el coche está en pista, el Data

Engineer debe ser capaz de descargar y

analizar los datos del vehículo de forma

rápida y efectiva así como saber infor-

mar al RACE ENGINEER “.


Race Car Technology


En un momento dado, ya en el circuito, el coche sale a pista. Su misión ahora es la de tomar datos de tiempos

por vuelta, datos del circuito, de las mediciones de los mecánicos (como pueden ser temperaturas de neumáti-

cos, presiones, etc..), estar atento a las banderas y las comunicaciones de ―control de carrera‖ en el monitor…

Así como de tener siempre en mente el reglamento técnico y deportivo para velar que el equipo lo cumpla en

todo momento, con el fin de evitar sanciones o pérdida de posibilidades en el camino hacia la victoria.

Durante los entrenos debe ser capaz de descargar y analizar los datos del vehículo de forma rápida y efectiva.

Saber informar al RACE ENGINEER de forma eficiente si hay problemas de rendimiento en el motor (y a que se

pueden deber) si la refrigeración es la correcta, si falla algún sensor o si alguno de los miles de parámetros del

coche no está dentro de los parámetros esperados.

Finalmente analiza la conducción del piloto, la compara y busca puntos en los que piloto y coche pueden mejo-

rar, etc...

Antes de cada evento:

Colocar y comprobar el beacon (posición del recep-tor en el vehículo).

Comprobar el correcto funcionamiento de todos los sensores.

Comprobar todas las conexiones y estado del cablea-do.

Antes de cada sesión:

Comprobar/ajustar el Dashboard (pantalla).

Comprobar/ajustar el reparto de frenada.

Comprobación de sensores.

Calibración de sensores y ceros.

Definir nomenclatura para las sesiones de evento y preparar el sistema para descarga rápida y au-tomática.

Cuando el coche está en pista (parámetros a contro-lar):

Cronometraje y control de tiempos. (Hoja De Tiem-pos).

Anotaciones sucesos en pista (banderas rojas, tiem-po restante…).

Control de combustible.

Evolución condiciones de la pista.

Contrastar datos del vehículo con los esperados (presiones neumáticos, temperaturas..)

Cambios de set-up, sustitución juego neumáticos, comentarios del piloto, del race engineer…

Toma de datos general (mejor tiempo en cada mo-mento, acciones de otros equipos/pilotos.

Si se da el caso la comunicación por radio del y con el equipo.

Cuando el coche entra en el BOX

Descargar los datos correcta y rápidamente.

Generar mapa del circuito y dividirlo en sectores (split corners).

Primer Análisis (datos del vehículo).

Debriefing piloto, el piloto debe rellenar hoja de comportamiento del coche en cada curva).

Análisis conducción piloto (búsqueda de puntos a mejorar).

Comparativa con otros pilotos del equipo.

Comparativa con resto parrilla (sectores, velocida-des…).

Control de parámetros vehículo (Consumo combusti-ble, neumáticos, refrigeración, estado frenos, kilometrajes de piezas…).

Análisis de la información subjetiva y objetiva dispo-nible.

Búsqueda de soluciones y convergencia.

Establecer posibles modificaciones de Set-up o estra-tegias del equipo.

Informar al RACE ENGINEER de los problemas y posi-bles soluciones.

Después de un Evento:

Control y revisión de neumáticos, amortiguadores etc…

Cumplimentación de información escrita, preparar y revisar documentos , implementar mejoras en los mismos…

Análisis de datos, búsqueda de características inde-pendientes al circuito. (piloto y vehículo).

Estudio del caso e informe post-evento (debriefing).

Control mantenimiento vehículo, kilometraje de pie-zas,…

Simulaciones, etc…


Race Car Technology


Si bien es cierto que tal cantidad de tareas pueden inducir al desánimo a cualquiera que quiera entrar a for-

mar parte del mundo de la competición, también lo es que con la utilización de la metodología y las herra-

mientas de trabajo adecuadas el ingeniero de datos puede llegar a analizar gran cantidad de datos y variables

de forma rápida y efectiva.

En esta primera entrega nos tendremos que conformar con detallar un plan de trabajo teórico que un ingenie-

ro de estas características suele desempeñar en su día a día.

En el globo siguiente se han intentado enumerar en orden cronológico las tareas que el Data Engineer va

realizando desde antes de ir al circuito hasta el estudio posterior al fin de semana. Teniendo siempre en men-

te que dependerá del equipo y del estatus del ingeniero el que tareas propias del RACE ENGINEER pueden

serle asignadas en cualquier momento (como suele suceder en la realidad).

Del mismo modo es habitual que en el equipo un ingeniero haga de RACE ENGINEER mientras que el segundo

tenga el rol de ingeniero de datos de los dos coches, siempre trabajando ambos en equipo y misciéndose en

ocasiones sus tareas.

Hoja de tiempos:

Dentro de las tareas que un DATA ENGINEER desarrolla durante el fin de semana de carreras es la toma de

tiempos y control de sucesos cuando el coche está en pista. Para ello utiliza, bien sea en papel o llevándo-

se el ordenador al muro, una hoja de Cálculo llamada ―Hoja de Tiempos‖, rellenar esta hoja es la principal

función del DATA durante la sesión.


Race Car Technology


El principal objetivo de esta hoja de trabajo es disponer de una tabla con los tiempos por vuelta conseguidos por

el piloto y poder ubicarlos en el momento en que los hizo. Pudiendo ver más tarde si se detuvo en boxes, si rea-

lizó un cambio de neumáticos, una modificación del set-up o si, por ejemplo, se puso a llover. Puede llegar a

servir de salvaguarda en caso que, por ejemplo, la AD no cortara las vueltas al pasar por meta.

Esta hoja, a pesar de las preferencias de cada equipo e ingeniero, así como de los requerimientos de cada vehí-

culo y campeonato, suele ser muy similares en su uso y contenido.

En la parte superior han de definirse los datos principales, tales como piloto, circuito, fecha , evento o sesión. Se

incluye también el logo del equipo y una pequeña imagen del circuito por si es necesario. Es Especialmente im-

portante tener bien referenciada esta hoja con el set-up correspondiente.

En un segundo rango se introducen datos del Set-up que merece tener en cuenta para la sesión, cosas importan-

tes como los litros de combustible, notas importantes (si ha de rodar pastillas de freno por ejemplo), o las pre-

siones iniciales de los neumáticos para ir vigilando sus evoluciones. Dependiendo de la sesión y lo que se necesi-

te tener presente por su importancia se suele modificar esta parte de la hoja.

Ya en la parte dedicada a la toma de Tiempos se van tomando los parciales que aparecen en la pantalla, así como

los tiempos de vuelta, siempre enumerándolas y recalculando el combustible (teórico) del que disponemos. El

tomar los parciales suministrados por la torre del circuito nos ayuda mucho a poder ver la evolución del piloto en

cada sector, así como poder decidir el abortar una vuelta clasificatoria (si viene lento) o cambiar una decisión,

como ordenar entrar al piloto en boxes ya que los cambios de set-up no nos hacen mejorar en un sector…

La parte derecha suele dejarse para tomar notas, tales como cambios de neumáticos, set-up, o que mejor vuelta

tenemos en pista en cada momento (esto toma especial importancia en situaciones de pista secándose, por

ejemplo), es muy importante saber adelantarse a lo que necesitaremos cuando vayamos a analizar los datos. (si

por ejemplo el piloto se queja de un aspecto del coche y hay un cambio de set-up, hemos de tomar nota para

luego saber que vueltas comparar en la Adquisición, y así optimizar el tiempo ). En esta hoja de ejemplo, los

comentarios del piloto están en la parte inferior.

Finalmente, y aunque esto pueda ya entrar en el campo de aplicación del Race Engineer, está bien tener controla-

do ―cómo‖ esta el coche al final de la tanda: datos de presiones, caídas, durezas de barras, alturas… Es decir

poder comprobar, cuando los mecánicos hagan el ―set-down‖ del coche que efectivamente el coche tenía el set-

up esperado y no otro, para evitar errores de interpretación. Imaginémonos que se decide cambiar la barra de

torsión de P4 a P5 y el mecánico la pone en P3, puede que más tarde no se entiendan las explicaciones del piloto

ni el comportamiento que ha tenido el vehículo si no nos damos cuenta del error cometido.

Existen, como podéis imaginar, muchas plantillas para rellenar, y de esta forma, controlar todas las actitudes del

coche y del piloto; colocamos a continuación, algunas (en cada ejemplar de esta revista, iremos detallando más y

más plantillas, analizándolas detenidamente y practicando con ejemplos reales).

Es complicada de realizar, por cuanto

son necesarios multitud de parámet-

ros, valores y cálculos; pero es una

gráfica que puede proporcionar

mucha información sobre la dinámica

del coche. Hace referencia a la fuerza

ejercida por el motor.


Race Car Technology


Esta plantilla debe ser rellenada por el piloto; de esta forma, el ingeniero conoce la dinámica de sub o sobre

viraje que tiene el coche en cada tramo del circuito.


Race Car Technology


Plantilla típica de Setup del coche; en ella, se tabula de una forma muy gráfica y sencilla, las configura-

ciones con las que se va a probar el coche; una buena y ―clara‖ nomenclatura, es esencial para esta

tarea.


Race Car Technology


Aero-Map de un coche; se trata de ilustrar un Aero-Map - ”Tipo”;

en posteriores Artículos, analizaremos su diseño y utilización.

NOTICIAS



Race Car Technology

Conocéis el Lotus Seven?

Timoteo Briet y Roberto Pravata tienen entre manos el objetivo de crear un Lotus Seven matriculable. Otro de los

objetivos es dotar a este modelo, de un novedoso diseño de carrocería, que sin perder la esencia de un auténtico

Lotus Seven, también incorpore algunas innovaciones y un aire ―moderno‖. Marcelo Taboada, se ha puesto manos

a la obra en este nuevo diseño; he aquí algunas de sus ideas; también decir que se ha llegado a un acuerdo y se

ha firmado un contrato con la Universidad Politécnica de Valencia, para los que la construcción, diseño y estudio

de este Lotus Seven, se convierta en su proyecto Fin de Carrera. Ya os iremos informando.

Os colocamos otras ideas de Marcelo:

LOTUS SEVEN

MASTER EN INGENIERÍA DE COMPETICIÓN: MASTAC

SUN Race Engineering Development S.L. es

una empresa ubicada en el sector de la alta com-

petición automovilística, con cuatro líneas clara-

mente diferenciadas. Formación, Ingeniería y De-

sarrollo, Producción y Explotación en carreras.

Reúne expertos y profesionales del sector, con

experiencia contrastada en todos los campos de

motorsport (Formula, Rally, Raids, Turismos,

GT...).

SUN RED, dirige el Master en tecnología del

automóvil de competición, MASTAC, con el objetivo de for-

mar nuevos profesionales para el sector. Realiza diseño de

vehículos completos, modificaciones y diseño de partes

específicas en la línea de I+D. Ofrece servicios de produc-

ción de pequeñas series de piezas y vehículos, montaje y

stock. Compite en varias categorías a nivel deportivo con

vehículos de diseño propio o marcas contrastadas.SUNRED

tiene una proyección internacional en expansión y el claro

objetivo de fomentar y crecer, en el sector de la competi-

ción automovilística en Europa.

Continúa...



Race Car Technology

33

A quien va dirigido:

Ingenieros técnicos o superiores, estudiantes y profesionales que deseen redirigir su profesión al sector de

automóviles de competición.

Metodologia:

* Más de 40 profesores implicados, especializados en diferentes áreas de competición.

* Conferencias de pilotos de primer nivel.

* Contacto directo con material, software y vehículos de competición.

* Estudio de todas las áreas del sector. (Formulas, turismos, rallys, raids...).

* Visitas a empresas del sector de motorsport: escuderías, ingenierías, oficinas técnicas, proveedores, banco

motor, grandes empresas automovilísticas, etc..

* Salidas a circuitos, rallys, raids, etc.

* Prácticas en diferentes equipos y empresas, según las características de cada alumno y la especialización

futura de cada uno.

PROGRAMA: Duración total: 305h

BLOQUE 1. Introducción (12,5H)

BLOQUE 2. Normativa (2,5H)

BLOQUE 3. Motopropulsión (52,5H)

BLOQUE 4. Aerodinámica (37,5H)

BLOQUE 5. Dinámica de Vehículos (52,5H)

BLOQUE 6. Electricidad (32,5H)

BLOQUE 7. Diseño (10H)

BLOQUE 8. Equipo (5H)

BLOQUE 9. PROYECTO (50H)

Fechas: consultar en web.

Horario: de lunes a jueves de 19h a 22:00

La Sociedad de Técnicos de Automoción (STA) es

una Entidad fundada en 1948. Es miembro fundador de la

Fédération Internationale des Sociétés d'Ingénieurs

des Techniques de l'Automobile (FISITA).

La finalidad de STA es la de fomentar y divulgar las técni-

cas de la Automoción e impulsar el progreso del

automóvil estableciendo vínculos técnicos, sociales, hu-

manos, comerciales, docentes y de todo tipo entre sus

asociados, relacionados de cualquier modo con la Auto-

moción.

STA promociona de nuevo este curso master como

una actividad de progreso y de alto conocimiento do-

cente, en su incesante afán de contribuir al desarrollo de

la automoción en España.

El Col·legi i l'Associació d'Enginyers Industrials de

Catalunya han mantenido siempre una clara voluntad de

servicio a los ingenieros y a la sociedad.

Han desplegado un conjunto de iniciativas y actividades, buscando en primer lugar el cumplimiento de las

obligaciones colegiales básicas: velar por la ordenación del ejercicio profesional y por la calidad y deontologia de

nuestros ingenieros; defender las atribuciones de los ingenieros industriales; contribuir a su formación continua;

facilitarles herramientas de ayuda y mejora de la competencia; contribuir a prestigiar la profesión...



Race Car Technology

Conocer la ubica-

ción del Centro de

Gravedad es de

vital importancia

si queremos en-

tender y predecir

ciertos comportamientos del co-

che. Por ejemplo cuando frena-

mos estamos transfiriendo carga

de la parte trasera a los neumáti-

cos delanteros en función de la

ubicación del CdG. Por tanto

cuanto más alto se encuentre,

más cantidad de carga se trans-

fiere para una desaceleración

dada. Lo mismo ocurre cuando

aplicamos potencia.

Para realizar el cálculo previamente

deberemos conocer el reparto de pesos

por rueda y las cotas básicas del coche. El

procedimiento es muy simple y cuenta con

tres pasos principales.

1-CdG. Posición Longitudinal

Realizamos el cálculo de momento

respecto del eje posterior, aplicamos la

siguiente fórmula:

Wf: Peso eje delantero

W: Peso total

Eje X0: Línea horizontal que pasa por el

centro de las ruedas delantera y trasera.

Eje Z0: Línea vertical que pasa por el cen-

tro de gravedad.

CALCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD

W

LWb

f

Roberto Pravata



Race Car Technology

35

h

c

X1

X0´

X0

El cálculo del momento es:

Luego

r: Radio de la rueda

hg: Altura vertical del CdG

tagW

bWLWh

f

)()(

hrhg

2-CdG: Posición Vertical



Race Car Technology

Tf

Tr

X1

Y0

X0

Wfr

Wrr

Wfl

Wrl

y

y’´

e

2

)(´

rrrrflfr T

W

TWc

W

We

W

Wy

Referencias

Tf: Anchura Delantera

Tr: Anchura Trasera

Wfl: Peso Delantero Izquierdo

Wfr: Peso Delantero Derecho

Wrl: Peso Trasero Izquierdo

Wrr: Peso Trasero Derecho

Eje Y: Eje perpendicular al eje

X, pasando por el Centro de

Gravedad.

rrrlr

frflf

rf

r

f

WWW

WWW

TTc

Tyy

cTe

2

)(

2´

3-CdG. Posición lateral



Race Car Technology

Para este segundo paso deberemos elevar la parte trasera del vehículo para lo cual tendremos las si-

guientes recomendaciones:

1. Calzar las ruedas delanteras para detener cualquier movimiento del coche.

2. Frenos desactivados.

3. Suspensión Bloqueada. Usar elementos rígidos con el fin de mantener constante la altura.

4. Usar altos grados de inclinación debido a que minimizamos posibles errores. Por ejemplo a 45

grados de inclinación un error en la escala de peso de 5 lb (2.27Kg) cambiará el cálculo de la altu-

ra en 3 in (7.6 cm). A 70 grados con el mismo error en la escala de peso, se induce a un error en

la altura de 0.25 in (0,63 cm).

5. Es útil hacer la prueba con tanques vacios y luego llenos para determinar la altura entre los dos

extremos. Luego interpolar para tanques medios.

Con estas tres simples ecuaciones y teniendo en cuenta las recomendaciones realizadas podrás conocer la

ubicación de tu CdG en las tres coordenadas.

La Empresa Zaragozana - Hispano Carrocera o lo que es lo mismo, Tata Motors, bajo la tutela de Timoteo Briet, sacó

al Mercado en el mes de Noviembre, el Autocar de largo recorrido Xerus; se trata de un bus de última tecnología, en

el que la Aerodinámica está muy estudiada a partir de numerosas simulaciones CFD.

Posee uno de los coeficientes de Resistencia menores de todo el

panorama Mundial, y sus estética global, unida a sus prestaciones

en carretera y su reducido consume, lo convierte en uno de los au-

tocares más apetecibles en la actualidad. Tenemos en mente otros

Autocares, todavía mucho más eficientes y bonitos.... todo es cues-

tión de encontrar una Empresa interesada....

NOTICIAS XERUS UN AUTOBUS DE BAJO CONSUMO



Race Car Technology

DISEÑO DE UN TÚNEL DE VIENTO

La aerodinámica es la parte de la mecánica que se encarga de estudiar el movimiento relativo entre un sólido y el flui-

do gaseoso (generalmente aire) que lo rodea, determinando las presiones y fuerzas que se van a generar. Desde me-

diados del siglo pasado, la fluidodinámica se ha vuelto un punto clave en el diseño de cualquier vehículo e infraes-

tructura. El diseño de medios de transporte cada vez más veloces que deben moverse de la manera más eficiente po-

sible en el seno de un fluido (ya sea aire o agua) ha propulsado la necesidad del estudio de las propiedades funda-

mentales de estos movimientos, así como las necesidades de construir edificios más altos y seguros, o estadios y

macroestructuras cada vez más atractivas y resistentes contra fuertes vientos.

De aquí nace la necesidad de poder estudiar el impacto que los elementos tienen en estos ingenios. No resulta senci-

llo poder realizar este tipo de estudios. Desde el punto de visto analítico, la complejidad de las ecuaciones diferencia-

les que rigen el movimiento de los fluidos hace in-

viable su resolución completa alrededor de cuerpos

complejos, siendo necesario despreciar muchos

fenómenos normalmente viscosos y turbulentos. De

esta manera obtenemos aproximaciones sesgadas a

la realidad. Lo mismo ocurre con el empleo de ruti-

nas de cálculo matemáticas. Las necesidades de

potencias de cálculo para poder resolver un proble-

ma completo con todos sus elementos hace imposi-

ble su empleo masivo, quedando su utilización re-

ducida a la comparación de resultados para distin-

guir entre soluciones mejores y peores. La imposibi-

lidad de modelar la rugosidad superficial del ele-

mento a ensayar hace que los cálculos en términos

de resistencia queden afectados de forma cuantitati-

va aunque no de forma cualitativa.

Jonathan Blanco



Race Car Technology

39

Las herramientas de simulación numérica son fundamentales en ingeniería de fluidos, pero por las debilidades men-

cionadas no están aun en posición de poder desplazar a los ensayos aerodinámicos sobre el terreno.

A partir de aquí se abren dos modos de operación,

evaluaciones a posteriori sobre el terreno o experi-

mentación en laboratorio. Pensando solamente en

vehículos terrestres, la ventaja del túnel aerodiná-

mico es que no será necesario tener un modelo

terminado, propulsado, equipado y listo para ro-

dar de manera autónoma. Igualmente existirán

mayores dificultades con la instrumentación que

debe ser transportada en el vehículo. También

aparecerán dificultades derivadas de las irregulari-

dades del terreno. De esta manera, en un túnel, se

pueden testar maquetas de material compuesto o

incluso arcilla o madera, más baratas de fabricar y

modificables en el caso de no obtener los resulta-

dos deseados.

En la evolución de los estudios aerodinámicos en túnel, fueron los hermanos Wright los que usaron un primitivo túnel

de viento para estudiar el comportamiento de los perfiles de su Flyer I, si bien existían túneles anteriores.

Desde entonces hasta hoy diversos tipos de túneles se han ido creando con este objetivo, primero a base de gases

comprimidos y posteriormente con la incorporación de motores y compresores para acelerar el flujo en la cámara de

ensayos. Hoy en día existen instalaciones aerodínamicas de todo tipo y tamaño, desde pequeños túneles en universi-

dades y otros centros de investigación hasta macro-túneles donde poder estudiar vehículos a tamaño real… existen

túneles criogénicos donde se emplean gases a baja temperatura o de agua. Y no solo se emplean para estudiar pro-

piedades aerodinámicas como fuerzas y momentos, sino para estudiar fenómenos de capital relevancia como la for-

mación de hielo en planos y superficies de control o en la entrada de las admisiones de los motores de los aviones.

También existen algunas instalaciones de túneles supersónicos donde estudiar el comportamiento de ondas de cho-

que para vehículos de muy alta velocidad. Gracias a ellos se ha optimizado la forma de los vehículos espaciales, dan-

do una respuesta a las elevadas necesidades de refrigeración en la violenta entrada en una atmósfera planetaria.

En lo que a la tecnología automovilística respecta, los

estudios aerodinámicos han estado siempre en la

punta de lanza de la lucha por la centésima. Las me-

joras iniciales en este campo son de las que mejor

relación rendimiento/coste tienen. Pequeñas inversio-

nes consiguen gran impacto en los tiempos del vehi-

culo. Seguir avanzando por este camino, como todo,

resulta cada vez más caro, aunque su eficacia queda

fuera de toda discusión, como ha demostrado el equi-

po BrawnGP en la pasada campaña de la categoría

reina del automovilismo.

El trabajo en túnel es entonces indispensable, amén de

caro para una maqueta de un vehículo a escala real o incluso 1:2. Por lo que el uso de técnicas CFD se hacen indis-

pensables en el camino de eliminar aquellas soluciones no-optimas y seleccionar solo un número pequeño de confi-

guraciones a reproducir con absoluta precisión y probar en túnel.



Race Car Technology

Semejanza de los ensayos aerodinámicos:

Para que un ensayo en túnel aerodinámico sea valido es necesario observar algunas precauciones. Por supuesto es

necesario asegurar una calidad de la vena fluida en la cámara de ensayos suficiente. Es suficiente estar por debajo de

la turbulencia atmosférica para túneles de uso general. Y en cuanto al espécimen de estudio, es necesario retener las

caracteristicas físicas mas importantes del diseño así como mantener el valor de un número adimensional conocido

como Número de Reynolds (Re).

El valor del Reynolds representa la relación existente entre los términos potenciales y los términos viscosos en el ex-

perimento y debe conservarse.

De un primer vistazo a la formulación matemática de esta ecuación e identificando los términos:

Se observa que el empleo de maquetas a escala implica la necesidad de elevar la velocidad en el túnel en la misma

proporción. Desde un punto de vista energético puede ser interesante el reducir la escala, pues permite reducir la

sección del túnel. Como la velocidad en el túnel es proporcional al caudal de los ventiladores e inversamente propor-

cional a la sección, el reducir la sección puede resultar muy beneficioso para aumentar la velocidad en el túnel, si

bien perjudica por el aumento de las pérdidas que aparecerán como U3

, Por otra parte será necesaria una maqueta

para el ensayo que no se podrá emplear para nada más. La reproducción de los detalles en la maqueta será más com-

plicada y por último, la posible aparición de fenómenos de compresibilidad en aquellas regiones del túnel donde se

supere Mach 0.3 (Relación entre velocidad en la cámara de ensayos y velocidad local del sonido), desaconsejan el em-

pleo en la medida de lo posible de túneles a escala.

Por último, la variación de la densidad o viscosidad del fluido de trabajo también permiten ajustar el número de Rey-

nolds del ensayo. Este es el fundamento de los túneles criogénicos (gas a baja temperatura) y de agua. Aunque lo

complicado de su construcción para asegurar la estanqueidad en todo el circuito desaconsejan su fabricación salvo

causas muy justificadas, y cargo a presupuestos nacionales.

Morfología de un túnel de viento:

Un túnel de viento es esencialmente un Venturi. Se trata de un conducto de sección variable en el que el fluido se ace-

lera en la parte convergente (donde la sección disminuye) y se decelera en la región divergente (aumento de sección).

El venturi es un buen ejemplo del principio de Bernouilli que relaciona presión y velocidad en un fluido que no sufre

aporte de energía. Al aumentar la velocidad se produce una disminución de la presión estática, que se mide en direc-

ción perpendicular al flujo. La presión total, que es la suma de estática y dinámica, permanece constante y se mide en

la dirección del flujo. La densidad y la temperatura se mantienen esencialmente constantes en un túnel subsónico

(Velocidad en la cámara por debajo de 0.6 veces la velocidad local del sonido). Esto no ocurrirá en un túnel transónico

(Mach entre 0.6 y 1.5 típicamente).

Existen diferentes formas para los túneles aerodinámicos, que de una forma dicotómica se pueden agrupar en

Túnel abierto/cerrado

Cámara de ensayos abierta/cerrada

Túnel soplado/aspirado

Cada una de estas soluciones tiene sus ventajas y sus inconvenientes. La decisión sobre la morfología concreta de un

túnel para una aplicación resulta en ocasiones ardua y compromete el éxito de la instalación. A continuación se pre-

sentan a grandes rasgos las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas.

LU Re

ρ: Densidad del fluido.

U: Velocidad de la corriente incidente

L: Longitud característica del espécimen de ensayo

µ: Viscosidad del fluido.



Race Car Technology

Túnel abierto o cerrado:

Se dice que un túnel es cerrado cuando la salida del difusor está conectada con la contracción mediante un conduc-

to que se denomina ―conducto de retorno‖. Este tipo de túnel presenta menores pérdidas que un túnel abierto aunque

por el contrario resulta más caro al ser mas grande, mas complejo en su fabricación al necesitar un control térmico

exaustivo del fluido que circula por el tunel y que se calentará con el paso por los ventiladores.

<Túnel abierto> <Túnel cerrado>

Las pérdidas de presión mayores que aparecen en un túnel abierto se deben al jet libre que aun se devuelve a la at-

mosfera con cierta velocidad. Con un diseño optimo del difusor es posible minimizar esta velocidad y reducir así las

pérdidas globales de la instalación.

Cámara de ensayos abierta o cerrada:

Una cámara de ensayos abierta permite ensayar modelos mas grandes, pues no existirá influencia de las paredes del

túnel (factor de bloqueo). Por el contrario será más difícil asegurar un nivel bajo de turbulencia en la cámara de ensa-

yo y aumentarán las pérdidas por jet-libre tal y como sucede a la salida del difusor.

Túnel soplado o aspirado:

Se define con estas palabras la posición de los ventiladores (1 o varios) en el túnel. Un túnel aspirado es aquel en el

que los motores están colocados después del difusor. El fluido de trabajo llega a los motores después de haber atra-

vesado la cámara de ensayos. Por el contrario un túnel soplado es aquel en el que la sección motriz se encuentra

aguas arriba de la cámara de ensayos.

Un túnel soplado genera mayor velocidad en la cámara de ensayos que un túnel aspirado (que adolece de importantes

pérdidas debido al jet que se comentaba a la salida del difusor). Pero como inconveniente es necesario realizar un

mayor control del flujo con enderezadores de corriente y uniformizadores después, para lograr la calidad de la vena

fluida deseada en la cámara de ensayos.

Cualquier ensayo en un túnel aerodinámico, ya sea de un avión, un barco, o el estadio olímpico de Munich tienen en

común una peculiaridad. Es imprescindible tener un conocimiento exacto de la velocidad del fluido en el túnel. Dado

que en las ecuaciones del cálculo de los coeficientes aerodinámicos la velocidad entra elevada a la segunda potencia,

los errores en la medición de la velocidad tienen un fuerte impacto en la determinación de los coeficientes.

Existen diversos modos de conocer la velocidad del viento, tubos de pitot, anemometría de hilo caliente, anemometr-

ía laser… pero para poder emplear cualquier método es imprescindible que todos los anemómetros e instrumentos

de medición estén perfectamente calibrados, es decir, es necesario conocer las desviaciones en las mediciones de

estos instrumentos respecto a la velocidad real.



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No es posible asegurar por construcción la veracidad de las mediciones, dado que siempre van a existir diferencias

del teórico tanto por tolerancias de construcción como imperfección de los materiales. Es por esto que todo elemento

de medición debe ser comprobado en un túnel de viento de extremadamente baja turbulencia y dispersión en la velo-

cidad. Así, comparando la medida del instrumento contra la de otros dos equipos calibrados es posible certificar la

calidad de su medida.

Los túneles de calibración son pues un ejemplo muy interesante para ilustrar el mundo de los túneles de viento por

su complejidad, sus requisitos de calidad de la vena fluida y su utilización tanto para calibración como su funciona-

miento autónomo para la realización de ensayos. Como apoyo al resto de túneles de una instalación de ensayos per-

mitirá tener toda la instrumentación en perfecto estado de calibración reduciendo los tiempos muertos del túnel por

la necesidad de re-certificar la instrumentación. Este proceso de calibración puede llevar varias semanas mientras se

envía el equipo a un laboratorio autorizado, se calibra y se recepciona de vuelta. Desde el punto de vista operativo de

cualquier laboratorio de ensayos aerodinámicos, un túnel de calibración debería de estar presente, siempre y cuando

las dimensiones de las instalaciones así lo permitan.

Una vez que se ha presentado la importancia de este túnel como primero de la serie de instalaciones a realizar, debe-

mos entrar ya en materia dando una descripción general cualitativa del túnel que WIND TUNNEL DESIGN esta prepa-

rando.

La instalación de la figura consta de las siguientes partes:

1. Bancada de motores.

2. Cámara de tranquilización.

3. Acondicionadores de flujo.

4. Contracción Tridimensional.

5. Cámara de ensayos (1m x 1m).

6. Difusor.

Viendo por separado las funciones de cada una de las partes que constituyen un túnel de viento ―clásico‖, y centrán-

donos en las de mayor impacto en la instalación haremos referencia a:

7. Contracción: Cumple tres funciones fundamentales

Acelerar el flujo.

Uniformizar las condiciones del flujo a la salida

Reducir el espesor de la capa límite.

No resulta difícil de diseñar por cuanto si se realiza un estudio unidimensional de la corriente a lo largo de

este tramo, desaparecen completamente los principales problemas vinculados al diseño de una contracción,

como son la probable inestabilidad de la capa límite, puesto que los gradientes de presión serían favorables a

lo largo de la tobera.

Si, por otro lado, se realiza un análisis de flujo potencial con geometría axilsimétrica, se observa que la co-

rriente en las paredes a la entrada y a la salida tiene menor velocidad y, por tanto, existe una mayor presión,

que con el modelo unidimensional. Ello significa que existe un gradiente adverso de presiones. Si este gra-

diente es suficientemente grande como para que la capa límite se desprenda, se producirá una degradación

en la calidad de la corriente en la sección de ensayos, y se requerirá una mayor potencia, provocando mayor

ruido acústico. Es por ello que es imprescindible prestar mucha atención a las uniones de las paredes, donde

los ángulos rectos se convierten en líneas de muy baja velocidad.



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Cámara de ensayos: Este es el elemento principal del túnel, ya que

en él es donde se van a ensayar los modelos o a realizar las mediciones o calibraciones. Es por ello por lo que

suele ser el punto de partida en el diseño del túnel y su elección vendrá determinada por factores como el

número de Reynolds al que se van realizar los ensayos o mediciones, las características del objeto de estudio,

el presupuesto para la construcción del túnel, los costes de operación, el lugar de ubicación y los usuarios o

clientes que van a operar dicho túnel. Su función principal es la de asilar la corriente del medio exterior para

asegurar su uniformidad.

Difusor: El difusor se encuentra tras la cámara de ensayos. Es un canal divergente cuya función es reducir la velo-

cidad de la corriente de aire a la salida del túnel. Puesto que éste es un túnel de circuito abierto, el difusor

descarga a la atmósfera. Dado que las pérdidas de potencia en cualquier punto del túnel varían proporcional-

mente al cubo de la velocidad, el propósito de éste es reducir la velocidad con la menor pérdida de energía

posible. Un mínimo en pérdidas de energía se corresponde con un máximo en recuperación de presión. Los

difusores son muy sensible a errores de diseño, que pueden provocar separaciones de la corriente, ya sean

intermitentes o estacionarias.

En el diseño se ha optado por un túnel de cámara de ensayos cerrada, soplado, y de circuito abierto. Es posible dar

un breve razonamiento de la motivación que ha llevado a la selección de la geometría:

Cámara de ensayos: Dado que el control de la turbulencia en la cámara debe ser muy elaborado, no es posible

recurrir a cámaras abiertas donde la cortadura que se produce en las regiones ―frontera‖ entre el aire acelera-

do en el túnel y la atmósfera exterior ocasiona un considerable aumento de la vorticidad del fluido y con ello

se perjudican las condiciones en la cámara de ensayos.

Túnel soplado: Son túneles energéticamente más eficientes que uno aspirado, por lo que los costes de operación

del túnel se reducen. La deceleración del fluido en el difusor resulta más eficiente y por tanto se producen

menores pérdidas de carga.

Circuito abierto: El retorno se realiza a través de la sala donde va a estar instalado el túnel. Se abarata así el cos-

te de la instalación. Por otra parte se puede considerar que las condiciones ambiente se mantienen más esta-

bles al cargar y descargar el túnel a un recinto suficientemente grande.



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Estructura básica de un Túnel de Viento:

La instalación para lograr una velocidad en la cámara de ensayos de 150km/h puede ocupar un paralelepípedo de 2.5

x 2.5 x 10 metros sin contar la zona de control de motores y monitorización de resultados, que debe estar aislada de

la corriente del túnel.

En cumplimiento con la normativa europea, los requerimientos para un túnel de calibración en cuanto a las necesida-

des de uniformidad de flujo y geometría de la instalación están referidos a continuación:

1. Factor de bloqueo igual o inferior a 0.05

2. Uniformidad de flujo al 0.2% en la zona de colocación del anemómetro a calibrar.

3. Intensidad de turbulencia axial inferior al 2%.

4. Capacidad de regulación de velocidad entre 4 y 23 m/s con saltos de 1 m/s.

0

10

20

30

40

50

60

70

Po

rcen

taje

1

Elementos

Contribución a las pérdidas

Cámara de Ensayos

Contracción

Difusor

Cámara de Tranquilización

Unif. Corriente



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Con la geometría descrita anteriormente, y tras el análisis de las pérdidas de carga que aparecerán en cada sección se

puede presentar un cuadro indicativo de los porcentajes de caída de presión en cada una de las secciones:

Se observa que el máximo responsable de las pérdidas es el difusor, de su correcto diseño dependerá la optimización

de funcionamiento del túnel. Los uniformadores de corriente son los siguientes elementos en generación de pérdidas,

pero dado que se trata de un túnel que puede realizar calibraciones no será posible reducir este número pues son los

encargado de reducir el nivel de turbulencia.

El túnel presentado como ejemplo tiene un difusor optimi-

zado para lograr una velocidad objetivo en la cámara de

ensayos de cerca de 150 km/h, por lo que es de unas di-

mensiones apreciables (cerca de la mitad de la longitud

total de la instalación). Es posible sin embargo diseñar un

túnel más corto (con la consiguiente pérdida de velocidad)

para acoplarlo a laboratorios o edificios más pequeños. Se

ha decidido una velocidad en la cámara de ensayos muy

superior a la necesaria para un mero proceso de calibra-

ción, pues se pretende que este túnel sea capaz de forma

autónoma en ensayos aerodinámicos de especímenes de

hasta 0.2m2

de área frontal, como elementos a escalas

pequeñas o cascos y otros equipos de motociclismo/

automoción. Por último, desde WIND TUNNEL DESIGN se

pretende fomentar la formación en fluidodinámica, tenien-

do este túnel una interesante aplicación en este campo. Por la potencia y tamaño de esta instalación la hacen absolu-

tamente ideal para el estudio de perfiles y obtención de sus distribuciones de presiones, reforzándose de esta manera

los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas.

En la actualidad WIND TUNNEL DESIGN está en proceso de construcción en España de un túnel de viento con cámara

de ensayos de 5x5x12m, que lo capacita para el estudio de vehículos completos a escala real. Con la colocación de

elementos perturbadores de la corriente aguas arriba, también es posible convertir este túnel en una instalación de

ensayos de capa límite terrestre con el que se pueden ensayar edificaciones, patrones de dispersión de contaminan-

tes y otras infraestructuras terrestres.

En otros artículos, también explicaremos muchas más cosas a cerca un Túnel de Viento, como infraestructura básica

de ensayo en un equipo de competición de coches, aplicaciones, ensayos varios, condiciones de ensayo, repetibilidad,

precisión, protocolo de actuación, seguridad, etc....

Por otra parte, también iremos describiendo el túnel de 5x5 metros antes mencionado, para que se os haga la boca

agua....



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Uno de los problemas más graves con los que se encuentra un ingeniero a la hora de validar

sus datos, tanto desde un punto de vista Aerodinámico, como de cualquier otro tema, es el

de medir las variables y almacenarlas (analizarlas, no es el problema). De otros trabajos rea-

lizados en competición, nos hemos dado cuenta de varios factores que hay teníamos que

tener en cuenta, y así lo hemos hecho, y con ello, creemos haber conseguido un sistema

muy versátil a la vez que robusto.

Cuando trabajamos para Team Aspar, una de las condiciones que nos imponían, era no tocar la centralita que la

moto de 125 cc tenía, ni tan siquiera la fuente de alimentación que la propia moto tenía; de ahí que pensamos en

hacer un sistema ―autónomo‖; también nos dimos cuenta de la gran cantidad de cables y tubos (para medir las pre-

siones) que se tenían que utilizar, con lo que decidimos recortar dicho número de forma drástica; por último, tam-

bién nos dimos cuenta que las vibraciones eran un serio problema, hasta el punto de ―destruir‖ completamente

muchos circuitos y elementos; ello nos llevó a diseñar y fabricar el sistema mucho más robusto de lo que había-

mos previsto.

Y por si fuera todo esto poco, nos propusimos poder conectar un gran número de sensors, y de muchos tipos

diferentes; era un gran reto, pero lo hemos conseguido.

De ehcho, además, hemos conseguido diseñar un software, capaz no solo de adquirir los datos, sino de repre-

sentarlos y agruparlos como se quiera. Una de las grandes ventajas de este sistema, es que la caja de almece-

naje o adqusición, es extremadamente pequeña; a pesar de poder conectar 64 canales diferentes, la caja de

adquisición, solo dispone de un conector usb; en él, se conectan todos los sensors a partir de un solo cable.

SISTEMA ESPAÑOL DE ADQUISICIÓN DE DATOS

Nacho Suárez



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El software también permite elegir el rango y

frecuencia de detección de las señales, así

como el tiempo de adquisición. También,

como hemos dicho, permite representar los

valores adquiridos, o bien incluso, en tiempo

real.

Se trata pues por tanto, de un sistema muy

eficaz y productivo, capaz de ser programa-

do a voluntad y con las condiciones que se

quieran y requieran, y encima, con tecnolog-

ía enteramente Española.

Estamos hablando de sensors muy diferentes: elongación o potenciómetros, temperatura, presión, vibración,

acelerómetros, distancia, etc.... Por otra parte, es extremadamente sencillo el conectar y desconectar sensors,

pues no se hace necesario conectarlos o desconectarlos de la caja principal; ello hace que su uso sea muy fáci y

asequible. La caja principal va conectada bien a un ordenador, o bien dispone de una unidad de almacenaje

flash, para poder descargarse los datos posteriormente.

CURSOS DE AERODINÁMICA Y ANÁLISIS DE DATOS

El pasado mes de Octubre, se celebró en Castellón, organizado por www.timoteobriet.com, el primer curso sobre

Ingeniería de Competición, con una asistencia record de 73 participantes, bajo el título ―Aerodinámica y CFD de

Competición‖, impartido por Timoteo Briet.

En el mes de Enero de 2010, también en el mismo lugar, se

celebró el Curso de Adquisición y Análisis de Datos en Com-

petición; el profesor fué Paco Tercero, y Nacho Suárez nos

deleitó con el tema ―Análisis en Frecuencia de la Suspensión

y Post-Rig — Optimización del Setup‖; fué algo increíble, os

lo aseguro. Para el mes de Abril de 2010 aproximadamente,

está convocado el Curso sobre Dinámica Vehicular.

NOTICIAS



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TEORÍA UNITARIA DE LA DINÁMICA

INTRODUCCIÓN

En esta serie de estudios, análisis y ana-

logías, se ofrece una nueva visión de la

Dinámica de un sistema de partículas.

¿Cómo saber o conocer a priori la evolución de la bolsa, saber o conocer qué repercusiones tendrá una medida

económica determinada, saber o conocer cómo evolucionará una mancha de petróleo en el mar, o cómo cono-

cer a priori, cómo transcurrirá una negociación y sus repercusiones a todos los niveles? Como decía un gran

científico: qué difícil es predecir algo, sobre todo, el futuro….. La teoría de la Psicomecánica, intenta responder

y unificar todas las teorías al respecto.

Tendría que ser una persona ilustrada, pretenciosa y presuntuosa, si pretendiese conocer todas estas

respuestas; el propio intento, ya es lo es.

En la época de la Ilustración, se deseaba saber de todo y cuanto más y de más calidad, tanto mejor; con

el transcurrir de los años e incluso de los siglos, hemos podido observar que esta ambición tan noble, es prácti-

camente imposible; existen infinidad de teorías para explicar un mismo fenómeno, todas ellas válidas que inclu-

so se contradicen entre ellas mismas….

Ojalá existiese una teoría, digamos unitaria, que pudiese ser capaz de analizar distintos tipos de fenóme-

nos a la vez y que eliminase todo tipo de controversia o duda; ello revolucionaría la percepción de la realidad

que tenemos ahora, y con ella, tendría una herramienta para conocer cosas que ahora me parecen invisibles y

desconocidas.

Si quiero visualizar por ejemplo, un fluido en movimiento y analizar su evolución, irremediablemente

habré de recurrir a procesos numéricos o estadísticos de simulación o CFD.

Evidentemente, cuanto más exactos, precisos, simples y rápidos éstos sean, más fiables y útiles serán.

En la actualidad, existen múltiples métodos y sistemas para resolver este problema, pero todos adolecen

de los mismos inconvenientes:

* La lentitud.

* La no definición completa o el desconocimiento de las condiciones iniciales y de contorno.

* Incluso, la posibilidad de la no convergencia o ausencia de solución.

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Cada una de ellas por separado, son causas más que razonables, para limitar o restringir su utilidad y su uso facti-

ble. En términos generales, esto ocurre siempre que se trate de problemas en los que un gran número de partícu-

las, puntos o propiedades, sean partícipes del mismo.

Si intento analizar la evolución de la economía o de la bolsa, los problemas son más evidentes si cabe, por

cuanto no existen modelos de evolución aceptables, contrastados o validados, y menos o al menos, fiables. Y no

digo nada en lo relativo a problemas de negociaciones o psicológicos, o en general, donde intervienen aspectos

no cuantificables tan fácilmente como son los sentimientos.

En toda este trabajo, el objetivo es estudiar las causas, consecuencias y evolución de cualquier fenómeno

dinámico, entendiendo éste, como el discurrir con respecto al tiempo de una serie de eventos, actuaciones o fuer-

zas y sus consecuencias, físicas o no, y su representación, aspecto éste, muy importante.

Obviamente, el adentrarme en las intimidades de las leyes de la naturaleza y observar aquello que ella misma nos

esconde, no es tarea fácil, sencilla, o cómoda.

En este trabajo, presento un nuevo tipo o concepto de simulación numérica, dotando a cada partícula y gru-

po de partículas de vida propia, a partir de relaciones primarias o leyes fundamentales; es una mezcla entre el

concepto Euleriano y el Lagrangiano (EULA); por ello, realizo unas nuevas definiciones de los parámetros o propie-

dades de cualquier fluido-fenómeno, desde el punto de vista de la Psicomecánica o Psicodinámica.

Con esta nueva formulación matemática, puedo comparar y por tanto simular fenómenos tan diferentes

como lo son la dinámica de un fluido, la evolución de la bolsa y de la economía, la historia humana, la disposición

de las galaxias y su formación y evolución, fenómenos meteorológicos, estrategias y desarrollo de actuaciones

políticas o económicas e incluso las relaciones humanas. De esta forma, puedo investigar la evolución de cierto

fenómeno dinámico, conociendo otro análogo, que quizás, sea más fácil de conocer o analizar, o incluso ya co-

nozca su evolución y sus consecuencias.

No pretendo considerar por ejemplo a un fluido o a un fenómeno dinámico, como un conjunto de moléculas

o partículas, y aplicarles a todas ellas, las leyes de la dinámica ya conocidas y formuladas, u otras análogas: pre-

tendo establecer una serie de relaciones entre fenómenos y escalas de tamaño y tiempo, para poder así, a partir

de unos ya conocidos, conocer el resto.

Se trata de asumir, cosa que verdaderamente es y así trataré de demostrar, que todos los fenómenos diná-

micos, disponen, se regulan y evolucionan mediante leyes extremadamente simples y sencillas, que en diferentes

contextos actúan de diferente forma, pero que intrínsecamente, son las mismas; por ejemplo, en multitud de oca-

siones, atribuyo características o comportamientos propios de un fluido, a otro de tipo de fenómenos: decir que el

tráfico de una ciudad es viscoso, por ejemplo, no es más que definirlo como lento o perezoso; ejemplos de este

estilo, los puedo observar en infinidad de campos.

Una más que persistente observación metódica, cotidiana e incluso audaz de la realidad de variados y múlti-

ples fenómenos, me ha permitido intuir la existencia de un grupo de fuerzas fundamentales o primarias entre las

partículas de un fluido (Sentimientos Reales o Caprichos) o fenómeno dinámico en

general, y cuya conjunción, produce esas maravillosas y complejas figuras o estructuras (espaciales y temporales)

que todos hemos visto y me fascinan: en muchísimas ocasiones, he removido con la cucharilla la superficie de una

taza de café, para observar con atención las figuras que se forman….

Esas fuerzas primarias, son como sentimientos, tendencias o preferencias, tanto de lugar como de propie-

dad, encargadas de dotar a todo punto, del estado de mínima energía y entalpía, así como de máxima entropía;

intentaré establecer y cuantificar esas fuerzas primarias, y aplicarlas a muy diversos y variados fenómenos, tales

como los que veré más adelante en este mismo trabajo; fenómenos todos ellos diferentes aparentemente, pero

compartiendo todos ellos las mismas bases, esenciales y simples leyes.


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Expresiones, usadas en el lenguaje habitual: amistades y relaciones turbulentas, pasado oscuro y tenebroso, futuro

incierto, cauces de diálogo, oscilaciones periódicas y turbulentas, vaivenes de la bolsa y de la economía, turbulencia

bursátil, tráfico fluido o viscoso, caprichos de la naturaleza, turbulencia política, desórdenes sociales, caos financiero,

la sociedad entera sumergiéndose en una situación caótica, transición a la democracia o caos etc…., son frases o ex-

presiones usadas en multitud de ocasiones y contextos, siendo muy curioso observar la estrecha relación que tienen

con fenómenos relativos al movimiento o dinámica de un fluido (pasada, presente y futura); también es muy curioso,

observar que éstas mismas expresiones se utilizan para

adjetivar diversos fenómenos dinámicos.

En dinámica de fluidos, existen diversos modelos para predecir el movimiento o la dinámica de cualquier flui-

do, y éstos, son bastante aceptables y fiables; en otro tipo de fenómenos dinámicos, tales como la Bolsa o las relacio-

nes económicas por ejemplo, no existen modelos evolutivos digamos aceptables en términos de eficiencia o acierto;

los modelos numéricos de los que se dispone para conocer su evolución, carecen tanto de fundamento teórico, como

sobre todo de fiabilidad (obvio; todavía nosotros mismos somos pobres); decir que la Bolsa evoluciona en forma de

dientes de sierra, no es decir nada; decir que en términos bursátiles, todo lo que baja sube, es engañarse a sí mismo

y no un consuelo (hay Empresas que quiebran….); en definitiva los modelos existentes hoy en día, no son capaces de

reproducir la evolución, ya que el número de factores que intervienen, es extremadamente alto. Pero tal vez por ello,

como veré más adelante, es posible su modelización.

La naturaleza intenta mantener sus secretos escondidos

tras apariencias de caoticidad o desorden, pero es tan

sólo eso: una apariencia, una ilusión; trato siempre de

encontrar y descubrir a la verdadera ―Esencia‖ que todo lo

rige y por la cual, todo existe, transcurre, vive y siente,

pero sobre todo evoluciona; el objetivo fundamental, por

tanto es, descubrir sus sentimientos, para saber cómo

piensa, razona y por encima de todo, decide.

A PENSAR…

En este primer número, daremos 2 conceptos-propuestas para pensar; el objeti-

vo de estas ideas que iremos introduciendo, es que os acostumbréis a ser inge-

nieros, a pensar, a diseñar, y a tener objetivos. Todas las ideas que se os ocu-

rran acerca las propuestas aquí colocadas, las podéis escribir en la web.

Race Car Technology www.racecartechnology.com


La web www.blogf1.it, ha empezado a traducir todos los artículos técnicos del blog de

race car technology. com al italiano.

NO

TIC

IAS

Race Car Technology en Italiano

Idea 1: Todos sabemos de la importancia que tiene la

down-force en curva, pero también de los problemas

que conlleva en recta; lo ideal sería tener mucha down-

force en curva y poca en recta; sería posible diseñar un

sistema "no móvil" (por Normativa) para aprovechar la

dirección del flujo de aire en curva, que es diferente a la

dirección del flujo en recta? se podría aprovechar el Efec-

to Coanda por ejemplo?

Idea 2: Sabemos también que en un coche, existen zonas

de baja presión y otras de alta presión; también existen

zonas donde se necesita "evacuar" aire; sabemos que po-

demos generar flujo aprovechando zonas de baja presión

y aprovechando también el efecto Venturi (pensemos en

el canal del morro del Ferrari F1 - 2008); sería posible

aprovechar estos nuevo flujos artificiales para extraer aire

de otra zona?

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Race Car Technology Revista Técnica de competición automovilística


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revista tecnología de competición febrero2010

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