Lo primero es definir qué es un vórtice. En palabras simples y fáciles de comprender, un vórtice es aquel flujo de aire el cual rota sobre un eje, como por ejemplo un eje horizontal (eje x). Si analizamos los efectos de los vórtices, éste tipo de estructuras en el flujo no son deseadas. ¿Por qué? Un vórtice por norma general conlleva un flujo turbulento. Este efecto no es positivo, puesto que un flujo turbulento conlleva un mayor drag (resistencia al avance), lo que reduce la velocidad punta máxima de un monoplaza.

En los Fórmula 1 de hace unas pocas temporadas, aquellas previas a la del 2022, los coches generaban una gran cantidad de vórtices los cuales contribuyen al llamado “aire sucio”. Este “aire sucio” es la estela que deja un monoplaza a su paso, llena de vórtices y que en caso de incidir en un monoplaza reduce la eficacia del mismo (menor downforce). Es por ello que en la temporada de 2022, los nuevos monoplazas montan diseños de alerones más simples con la que reducir la intensidad de los vórtices y reducir la “suciedad” de la estela que dejan los monoplazas.

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Una vez visto los efectos negativos de los vórtices en los monoplazas de Fórmula 1 uno se puede preguntar, ¿por qué los ingenieros no tratan de reducir los vórtices? Bien, la respuesta es que, unos vórtices controlados pueden ser muy beneficiosos de cara al rendimiento del coche. Tal es el caso que, aún generando drag, los efectos positivos en generación de downforce son mayores. Hay que dejar claro que un vórtice persé no genera downforce, pero sí que ayuda a que componentes como los alerones o el difusor incrementen su rendimiento.

Así pues, los vórtices son empleados en varios lugares de un monoplaza de Fórmula 1. En primer lugar, en el alerón delantero. En la zona de los endplates (la parte final/lateral de los alerones) se generan unos vórtices que tienen dos finalidades principales. La primera, generando un vórtice en la unión del endplate con los elementos del alerón se logra disminuir la presión en la zona inferior del alerón, lo que propicia que aire de la parte central tienda a ir hacia afuera. Este efecto es el llamado outwash y favorece a que el flujo se mantenga en la superficie del alerón sin separarse (mejor rendimiento a menor separación). Como segundo efecto, los vórtices ya mencionados buscan además controlar la estela turbulenta generada en las ruedas. Según se desarrollan los vórtices aumentando de tamaño, éstos tratan de mantener alejados la estela de las ruedas del resto del monoplaza minimizando así su impacto.

Como curiosidad, en los alerones previas al reglamento que entró en vigor en 2022 los alerones delanteros propiciaban la aparición del vórtice Y250, llamado así por la localización en la que se generaban. Éste vórtice tenía como principal objetivo evitar que la estela turbulenta de las ruedas entrara en conflicto con el fondo plano de los monoplazas además de redirigir parte del flujo hacia el fondo plano e incrementar su rendimiento (más downforce). Este vórtice se puede considerar como el vórtice estrella en la F1, donde desde el nuevo reglamento los equipos tratan de replicar en los modelos actuales.

Otro lugar donde se generan vórtices es en el fondo de los monoplazas. Por un lado tenemos los generados en los bordes de los mismos. Estos vórtices tienen como principal objetivo el sellar el fondo del monoplaza. La presión en el fondo de los Fórmula 1 es muy baja comparada con el ambiente alrededor de los mismos. De este modo, si no se llegara a sellar correctamente los fondos, el aire exterior se adentrará en la parte interior del fondo, afectando al flujo interior haciendo que pierda toda o gran parte de su rendimiento. Esto se traduciría en una gran pérdida de downforces, lo cual no es deseado. Así pues, como recurso aerodinámico, los ingenieros buscan formas que propicien un vórtice el cual gire hacia afuera de modo que sirve de barrera, sellando así el flujo.

Además de en el borde del suelo, otro lugar donde se generan vórtices en el fondo plano es en el difusor. En las paredes laterales surgen unos vórtices cuya fuerza depende del ángulo de la rampa de salida del difusor. Con estos vórtices, se ayuda a generar una zona de baja presión más extendida y que retrasa la separación del flujo, lo cual es algo deseado puesto que permite tomar ángulos más pronunciados que generan más downforce.

Por último, los alerones traseros son los encargados de generar los últimos vórtices en un Fórmula 1. De manera similar a un alerón delantero, en los extremos laterales de los alerones traseros se forman unos vórtices llamados “tip vortices” o “vórtices en la punta”. El efecto de éstos es generar una zona de baja presión en los laterales de los elementos del alerón que ayuda a que el flujo se mantenga unido a la superficie del alerón, lo que mejora el rendimiento del mismo.

Una vez visto todos los efectos de los vórtices en los monoplazas de Fórmula 1, aunque sí que tienen efectos negativos, una vez controlados (lo cual no es fácil) son una herramienta muy potente y útil para lograr un flujo óptimo con el que lograr sacar el máximo rendimiento del monoplaza.