¿Qué es y para qué sirve una aleta de tiburón en el automovilismo?

En la década pasada, de 2010 a 2020, en la Fórmula 1 fue común el ver el uso de un apéndice aerodinámico llamativo, la aleta de tiburón. Éste apéndice es una aleta situada en la parte superior de la cubierta motor de los distintos monoplazas. Si bien al principio no todos los equipos lo usaban, para el 2017 todos los monoplazas presentaban una. Fue a partir de 2018 donde su uso dejó de ser tan popular debido a un cambio en las normas de la Fórmula 1 donde se restringía su uso.

Echando un ojo a otras competiciones del mundo del motor, en el Mundial de Resistencia (WEC) es normal ver como los coches más veloces y potentes (los Hypercars, anteriormente los LMP1, y los LMP2) presentan una aleta de tiburón en su cubierta motor. En la imagen inferior, se muestra el ejemplo del Ferrari SF70H y el Porsche 919 EVO donde se resalta la aleta de tiburón. Llegados a este punto, uno puede pensar que aparentemente ésta solución no tiene muchos beneficios, pero, ¿es esto así?

Un primer pensamiento puede ser que este apéndice va dirigido a una mejor generación de carga aerodinámica o a una reducción del drag. Esto puede tener sentido en un primer lugar puesto que es muy común ver cómo las distintas soluciones aerodinámicas van dirigidas en esta dirección. Sin embargo, esto no es así en este caso. En un coche de carreras, es muy importante ser rápidos en recta (logrado con un drag bajo y una buena unidad de potencia), además de ser rápido en curvas (logrado principalmente con una buena generación de carga aerodinámica). Entre estas dos cosas, hay que añadir el factor estabilidad. Cuanto más estable es un coche, mejor para el piloto al cual le es más fácil sacar el máximo de éste. Es aquí donde entran las aletas de tiburones.

Una aleta de tiburón pues, es un apéndice que busca una mejor estabilidad en el coche durante la vuelta al circuito y no tanto el mejorar el drag o carga aerodinámica del coche. Pero, ¿en qué escenarios actúa? Bien, su papel puede reducirse principalmente a los escenarios en curva. En recta, si bien es cierto que genera unos vórtices en sus extremos superiores, es decir, a ambos lados de la aleta, éstos no tienen un gran impacto en la recta. Sin embargo, en un escenario de giro como lo es una curva, la aleta de tiburón aumenta el coeficiente de giro (coeficiente de yaw, Cm), lo que aumenta por sí mismo la estabilidad del coche frente a perturbaciones como lo son vientos laterales o perfilados.

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Para corroborar esto, se ha decidido coger un modelo del Porsche 919 EVO (como el de la imagen anterior) y se han realizado diferentes simulaciones de CFD con las que poder comparar un escenario de giro para un coche con y sin aleta de tiburón. En el caso de estudio, el giro es moderado donde el flujo de aire incide en el coche con un ángulo de 5 grados respecto al eje de simetría del mismo. Un modo de visualizar el impacto de la aleta de tiburón es analizando el ya mencionado coeficiente de giro. Así pues, para el caso sin aleta de tiburón el Cm es de -0.0926, mientras que en el caso de la aleta de tiburón el Cm es de -0.104. Esto supone una mejora en la estabilidad del 13%, aumentando así su resistencia a los flujos laterales o perfilados. En caso de incrementar el ángulo con el que incide el flujo, este efecto se incrementa en beneficio de la aleta del tiburón, es decir, su impacto positivo se incrementa.

Previamente, en este artículo se ha mencionado que la función principal de la aleta es mejorar la estabilidad y no tanto cambiar el downforce o el drag. No obstante, si se observa la distribución del coeficiente de presiones (factor muy usado en aerodinámica y relacionado con la carga aerodinámica entre otras cosas) en el difusor, se pueden ver diferencias entre ambos casos. En la imagen inferior se muestran los resultados obtenidos así como la dirección del flujo. Sin entrar en el valor que representan los colores, indicar que cuanto más azul, menor es el coeficiente de presión y por ende una mayor carga se genera. Observando ambos casos, en el difusor del coche sin aleta se puede apreciar una distribución de la presión diferente al caso en el que sí se monta la aleta de tiburón. Comparando los resultados en cuanto a carga generada, ambos son muy similares, con diferencias no importantes. Sin embargo, se puede ver como en la entrada del difusor, en la parte superior (según la perspectiva de la imagen) presenta algo más de carga en el caso de la aleta. Si bien la carga generada es similar en cuanto al total, la presión negativa está algo más repartida en el caso de tener aleta y por tanto la generación de carga está más repartida. Esto ayuda a tener una parte trasera más estable.

Como conclusión, se puede observar como la teoría detrás de estos dispositivos se corresponde con los datos obtenidos en las simulaciones de CFD. Queda claro que, al añadir la aleta de tiburón, la estabilidad del coche mejora. El uso de estos dispositivos en la Fórmula 1 es intermitente en los últimos años debido a las distintas regulaciones, pero sí que es cierto que varios equipos (sobre todo el equipo Haas) ha ido montando aletas dorsales (dispositivos más pequeños pero similares a las llamadas aletas de tiburón) tratando de obtener unos resultados que se acerquen a los obtenidos usando una aleta de tiburón.