Durante los test de Fórmula 1 en Barcelona de la temporada pasada, los equipos descubrieron un gran problema en sus monoplazas, el conocido "porpoising" por el cual los coches presentan un notable rebote en las rectas. Si bien es cierto que unos equipos lo sufrían más que otros, ninguno pudo evitarlo antes de rodar en pista. Este suceso sorprendió a muchos puesto que no es la primera vez que este problema se ha visto en Fórmula 1.
Tal y como recordábamos en el análisis de la evolución del diseño de los coches en la Fórmula 1, a finales de los años 70 se empezaron a desarrollar monoplazas que se aprovechaban del efecto suelo, con diseños "similares" a los actuales. Si bien éstos fueron prohibidos por la FIA en el año 1983, durante los años en los que el efecto suelo estaba permitido en la Fórmula 1 el problema del "porpoising" ya se pudo observar. Un ejemplo extremo es el de la escudería Ligier en el GP de Monza de 1979, donde debido al "porpoising" las ruedas delanteras llegaban a dejar de tocar el asfalto pasando a estar en el aire.
Por qué sucede el efecto porpoising
El desprendimiento del flujo junto a un estancamiento del mismo es la principal causa del porpoising
El porpoising sucede en los monoplazas con efecto suelo como consecuencia de la separación del flujo en la parte inferior del monoplaza, es decir, en el suelo del mismo. Este diseño de suelo funciona mejor cuanto más flujo másico, es decir, cuanto más aire circula por los "túneles" diseñados en el fondo del monoplaza. Ahora bien, los suelos de efecto suelo son muy sensibles a cualquier cambio o perturbación en el flujo de aire. Por ello, si el aire se filtra desde el exterior del suelo hacia el interior de manera no controlada o si la altura del monoplaza cambia notablemente, el suelo del monoplaza puede pasar de generar un gran nivel de carga aerodinámica a perder un porcentaje alto de la misma.
Este proceso sucede en el momento en el que el monoplaza rueda a grandes velocidades (por norma general, en una recta). Según el piloto mantiene el pie a fondo en el acelerador, el coche gana velocidad y, a su vez, el monoplaza genera una mayor carga aerodinámica. Como consecuencia, las suspensiones tienen que soportar en este proceso una carga mayor según aumenta la velocidad.
Así, la altura del coche va disminuyendo. Cuando el monoplaza llega a una altura límite, debido a que la distancia entre el asfalto y el suelo del monoplaza es insuficiente, el flujo que circula a través de este espacio se desprende del suelo del Fórmula 1, dejando de generar carga aerodinámica. Como consecuencia, el sistema de suspensión deja de tener que soportar tanta carga y el coche vuelve a recuperar altura. Al haber recuperado altura, el flujo que se había desprendido del suelo del monoplaza se vuelve a adherir, generando carga aerodinámica de nuevo. Al generar carga nuevamente, el coche vuelve a disminuir su altura de modo que al sobrepasar la altura límite, el flujo vuelve a separarse de nuevo repitiéndose así el proceso hasta que el piloto frena para tomar una curva.
La ciencia detrás de los suelos de Fórmula 1
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¿Tiene solución el porpoising?
La implementación de suspensiones más duras y/o tensores que unen el chasis y el suelo pueden reducir o incluso erradicar el porpoising
Como es de esperar, este efecto porpoising es algo indeseado tanto por los ingenieros como por los pilotos. Por el lado de los ingenieros, este efecto es indeseado puesto que dificulta la predicción de cómo se puede comportar el monoplaza bajo unas circunstancias determinadas. Por el lado del piloto, el hecho de circular a altas velocidades bajo un rebote constante, no solo dificulta la visión del trazado sino que somete al piloto a grandes esfuerzos físicos.
Para resolver este problema, en los años 80 implementaron distintas ideas para tratar de solventar el porpoising. Una de las ideas fue instalar unas faldillas en el borde inferior de los suelos de los monoplazas que llegaran hasta el asfalto. De este modo, se lograría sellar el fondo del coche de manera efectiva. El problema de esta solución es que al tomar un bache o al dañar parte de la misma, el coche dejaba de generar carga aerodinámica de forma repentina dando lugar a situaciones peligrosas.
Otra solución, elegida por los monoplazas del 2022, es montar una suspensión dura. Con esto, se logra limitar notablemente el cambio de altura de los monoplazas. Si bien esta idea puede resolver bien el problema del porpoising (entre otras cosas), es una solución no muy agradable para el piloto puesto que absorbería una mayor parte de los impactos en el coche debido a baches o por los propios pianos de los circuitos.
Una solución, también vista durante el 2022 junto a la mencionada, es la implementación de distintos tensores que unen el chasis con el suelo con el fin de limitar la flexión del mismo. Al implementar esta solución junto a una suspensión más dura, permite encontrar un balance entre reducción del porpoising y comodidad del piloto a la hora de pilotar.
Por último, una solución evidente para todos los equipos es incrementar la altura del monoplaza hasta evitar el porpoising. Como contraefecto de esto se encuentra la pérdida de prestaciones del monoplaza puesto que al aumentar la altura del mismo, éste generaría una menor carga aerodinámica y, por ende, sería menos competitivo frente al resto. No obstante, de cara a este 2023 la FIA ha impuesto una altura límite del suelo, incrementando en 15 mm la altura de los bordes del suelo respecto del año pasado.
Con esta nueva regulación de las alturas, gran parte del problema del porpoising ha desaparecido. No obstante, las turbulencias generadas tras los monoplazas parecen haber aumentado, dificultando que un piloto pueda seguir al de delante. Esto va claramente en contra de lo que se buscaba con el nuevo reglamento implementado en 2022, por lo que el trabajo en esta área se presenta cuanto menos complicado de cara a las temporadas venideras.
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