Sobre alerones y demás

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Sobre alerones y demás

Notapor juangpz el Mié Sep 23, 2015 11:37 am desde Quilmes, Buenos Aires, Argentina

Encontré una nota en Motorpasión sobre el uso de alerones en las motos de competición, como es muy larga y algunas de esas motos ya las nombramos en el foro en alguna ocasión, extraje la parte más importante que analiza el uso y rendimiento en las motos modernas.
A modo de síntesis subo fotos de las motos que se citan en la nota:
La Viko TZ750A de principio de los 70' que fué prohibida por lo peligroso de sus alerones (ya se vió una nota en el foro):
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La Suzuki RG500 que corrió Barry Sheene en el 79':

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La Elf 2 del 94':

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Bueno, acá el resumen, enjoy y esperemos a ver que opina gente más empapada en el tema:

"No he encontrado demasiadas referencias durante los 80 y 90 del uso de alerones en motos de competición más allá de su inclusión en uno de los prototipos de la ELF, en concreto de la ELF2 de 1984.Tenemos que saltar hasta 1999 cuando de nuevo Yamaha entra en escena, en este caso con la Yamaha YRT500 que llevaron Max Biaggi y Carlos Checa. A mitad de temporada empezaron a utilizar sendos alerones en la parte delantera.

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En el 2009, Ducati puso en pista durante el GP de Alemania una evolución de su GP09 que contaba también con estos aditamentos. Lo utilizó incluso durante el 2010 pero luego deshechó su uso, no sabemos si por indicaciones del piloto italiano Valentino Rossi (curioso que ayer tampoco las haya usado) o porque realmente no aportaban ninguna ventaja.

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En el 2010 también pudimos ver esto en una de las motos que participaron en el TT Zero, concretamente la MotoCzysz E1PC. Este modelo evolucionaria con el concepto y en el 2012 mantenía una carrocería de lo más aerodinámica. Sirva como ejemplo este par de fotos de la versión de ese año.

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Y ya saltamos hasta el 2015, cuando Ducati recupera este diseño en su carenado y, posteriormente Yamaha. Lo curioso de todo ello es que ayer se acusaba a Yamaha de plagiar a Ducati pero sin embargo, la primera moto en llevar algo similar fue una de la marca japonesa tanto sobre la Viko TZ750A como sobre la Yamaha YRT500 de 1999. Por cierto, en la calle tenemos la Kawasaki H2 que utiliza elementos parecidos en su carrocería.
La pregunta después de todo este rollo histórico que os hemos metido es: ¿cuál es la verdadera función?

Alerones en las motos: en busca de agarre, estabilidad y carga aerodinámica

Antes de seguir, me gustaría que repasaseis las fotos que hemos ido poniendo y que me respondieseis a una pregunta: ¿qué diferencias hay entre los que ha puesto Ducati o Yamaha en pista este año y todos los anteriores? Pues bien, si os fijáis, hasta los que hemos podido ver en el 2015, el resto siempre han sido alerones rectos y que discurren paralelos al suelo mientras que los de la Ducati y Yamaha 2015 (así como los de la MotoCzysz E1PC), presentan una ligera curvatura descendente.

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No hace falta explicar demasiado el efecto de un alerón: al contrario que el ala de un avión que genera sustentación, el alerón genera carga aerodinámica. Cuanto mayor sea la velocidad, más carga aerodinámica se consigue. Es el principio utilizado en cualquier coche de carreras para conseguir agarre en las curvas y en muchos casos, para que no salga volando en las rectas.
Pero los coches no presentan el inconveniente de las motos, y es que no tumban por lo que el alerón está siempre paralelo al suelo. Sin embargo en una motocicleta, cuando ésta inclina las fuerzas que se generan también cambian de dirección y entonces los beneficios pueden pasar a ser inconvenientes.
Está claro que cuando el alerón está plano al suelo, la fuerza descendente es vertical. Pero al inclinar, la fuerza descendente que se genera sigue siendo perpendicular al alerón. Por lo tanto y si la descomponemos en sus fuerzas verticales y horizontales, genera una hacia abajo que mejora el agarre pero también una horizontal que se suma a la centrífuga. Y esto no es bueno. Para pocos grados de inclinación es casi despreciable pero hoy en día, con más de 60º la fuerza generada es enorme. Con el siguiente gráfico lo entenderéis mejor:
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¿Cómo se podría eliminar la componente horizontal? Pues haciendo que el alerón se inclinase en las curvas, pero ello generaría problemas de diseño, más componentes,etc. No es por lo tanto la solución.
Sin embargo, pueden eliminarse los problemas generados por los alerones si se les da cierta inclinación hacia abajo. Con ella, la moto en máxima inclinación pasa a tener los alerones funcionando en dos planos casi perpendiculares. Así el superior genera carga mientras que el inferior no crea fuerzas horizontales. De nuevo con este sencillo gráfico veréis lo que os intentamos explicar:
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Es por ello que los alerones de la Ducati y de la Yamaha presentan una ligera curvatura hacia abajo. Como podéis ver en las siguientes fotos, cuando están tumbadas el alerón que queda en la parte superior cuenta con una superficie horizontal al suelo mientras que el otro no está generando carga de ningún tipo.
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Los distintos tipos de alerones en la Ducati buscan mejorar las prestaciones de estos elementos teniendo en cuenta la limitación de espacio al inclinar. Es otra razón por la que en la Yamaha, mas ancha en la parte media del carenado debido a su configuración de cuatro cilindros en línea, ha tenido que poner los alerones más altos y evitar así que rocen al inclinar.
Pues bien, ¿qué es lo que se consigue con estos alerones? Pues en primer lugar, lo mismo que buscaba Rodger Freeth con la Viko TZ750A y esto es más agarre en las curvas a fuerza de conseguir carga aerodinámica. El aumento de agarre permite pasar por curva más rápido.
Pero no sólo en curva presenta beneficios, sino también en recta. Con motos que rondan los 250 cv, la electrónica tiene que limitar la potencia con el fin de evitar caballitos hasta en cuarta velocidad. Esto quiere decir que estás malgastando la potencia que puedes transmitir en el asfalto. Pero si a partir de cierta velocidad se genera carga aerodinámica en la parte frontal, el control antiwheelie puede permitir pasar algo de potencia extra y con ello mejorar la aceleración.
El tercer beneficio es en la frenada. Con más agarre en la rueda delantera, la posibilidades de perder la rueda delantera son menores. Y no nos referimos a cuando están frenando en línea recta, donde los frenos son más que suficientes para que la rueda delantera se levante y ya no pueda conseguir una mayor deceleración, sino cuando se está ya entrando en curva, momento en el que se suele producir las típicas caídas al perder la rueda delantera.
Lógicamente también cuentan con desventajas. La primera que empeoran la aerodinámica de la moto y disminuyen su velocidad punta (aunque también la hacen más estable en línea recta). También hay que tener en cuenta que detrás de los alerones se generan turbulencias, justo en los puntos donde el piloto interacciona con ellas al sacar el cuerpo en las curvas, lo que puede crear momentos de inestabilidad.
Pero al final y lo más importante es que la ganancia tiene que ser percibida por el piloto. Porque si sobre el papel o en el túnel de viento la moto mejora diez milésimas por vuelta pero el piloto no es capaz de percibir esa mejora, no acabará prosperando y de nuevo pasaremos varios años en los que no las veamos."
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor DUMBO el Mié Sep 23, 2015 4:45 pm desde Rauch, Buenos Aires, Argentina

Es muy interesante el tema, con sus "pro" y "contras". El efecto físico de mayor peso contra el suelo es bien obvio para cualquiera, pero trae sus vicios ocultos como dice la nota al final. Veremos para qué lado agarra ésto...
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor juangpz el Mié Sep 23, 2015 5:33 pm desde Quilmes, Buenos Aires, Argentina

Sigo pensando que es un paso adelante. Que los equipos oficiales empiecen a buscar alternativas es algo bueno, si no lo hacen ellos que tienen la capacidad y la plata para desarrollos ¿Quien lo vá a hacer?

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Re: Sobre alerones y demás

Notapor MFSFIAT600 el Mié Sep 23, 2015 5:51 pm desde Marcos Paz, Buenos Aires, Argentina

Muy buena data Tio, lindo leer estas cosas.
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor JuanM46 el Jue Sep 24, 2015 2:58 pm desde Lanus, Buenos Aires, Argentina

juangpz escribió:Sigo pensando que es un paso adelante. Que los equipos oficiales empiecen a buscar alternativas es algo bueno, si no lo hacen ellos que tienen la capacidad y la plata para desarrollos ¿Quien lo vá a hacer?


Exacto, muy buena deducción..

Excelente nota y muy bien explicada para gente como yo que no entiende un pomo :doh
Como dijeron arriba, se analizan los pro y los contras.. Y con respecto al piloto, en el caso de Yamaha Lorenzo mostró algún interés más que Rossi en usarlas. Los pilotos Ducati las usan siempre los dos, estaría bueno escuchar alguna opinión del piloto sobre este tema..

Saludos!
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor Gercho el Jue Sep 24, 2015 4:16 pm desde San Isidro, Buenos Aires, Argentina

Rossi no las usó en Misano hasta el día de la carrera... dicen algunos periodistas que lo hizo sólo para comerle el coco a Lorenzo que salió a la pista sin las alitas... No sé si está en eso Rossi, pero siendo que es un tremendo estratega fuera y dentro de la pista y ha sabido jugar con la mente de todos sus rivales en el pasado.. no me extrañaría que fuera cierto.
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor AlfredoXJ6 el Jue Sep 24, 2015 4:22 pm desde La Plata, Buenos Aires, Argentina

Quien escribió la nota? Morea???? :lol:

Yo no estoy de acuerdo con varias de las cosas que dice....

Primero, eso de que el alerón de abajo no produce fuerzas horizontales cuando van doblando es una burrada, está descomponiendo fuerzas y lo hace mal.
El ángulo hacia abajo de las alas es porque si se busca generar una fuerza (en cualquier posición) el ala tiene que estar casi perpendicular a la superficie desde la que sale, la raiz y el extremo exterior de un ala son tan importantes como el perfil de ala en si mismo.
Pretender descomponer fuerzas en un ala tan pequeña es otra burrada, el principio de superposición vale bajo ciertas hipótesis que pueden servir para un análisis levemente didáctico, pero en la realidad es totalmente inútil, lo mismo que suponer flujo laminar, cosa con la que se deschava al decir que detrás de las alas se genera turbulencia... osea que adelante y sobre el ala no? :roll:
No se pueden generar fuerzas sin turbulencias, lo que genera sustentación es la circulación de flujo turbulento alrededor de las alas, principalmente en los extremos, la explicación del flujo laminar es pura zaraza para física básica del colegio secundario, si asi fuera los pájaros y los insectos vivirían caminando.

Por otro lado, un alerón de un F1, que es unas cuaaaaantas veces mas grande que esos alerones que tienen las motos ahora, necesita ir a mas de 180 km/h para generar algo de fuerza útil, la velocidad necesaria para generar fuerza aumenta al cuadrado a medida que decrece el tamaño del ala, tomando en cuenta las masas involucradas y sus inercias no creo que un alita de esas genere una fuerza apreciable/utilizable a menos de 320/340 km/h como mínimo, cuantas veces circulan doblando a esa velocidad???? Hasta que no apoyen la rodilla y el codo a 340 km/h no tiene sentido analizar el comportamiento de esas alas en curva.
En la frenadas puede ayudar solo porque generan mas resistencia, no porque exista fuerza útil que empuje hacia abajo.

Mas allá del análisis de la nota, me sigue entusiasmando que los que realmente saben vayan por ese lado, por suerte el trabajo lo llevan adelante los ingenieros y no dependen de la interpretación de los periodistas.
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor juangpz el Jue Sep 24, 2015 6:05 pm desde Quilmes, Buenos Aires, Argentina

Ahora que tiraste el comentario de la velocidad a la que un alerón trabaja (¿principio de quien catso era?) solo explicaría su uso en la recta, así que de ese tamaño no tendría demasiada importancia al doblar. O sea que no aportaría ni a favor ni en contra ni creo que desestabilice mucho al volcar. Quizás está equivocado el razonamiento y solo sirve el estar apuntando hacia abajo para no molestar cuando inclinan la moto.
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¿Que superficie tendrá ese alerón, 20 x 10 cm? ¿Que carga aproximada puede generar a unos 250 km/h? Dale Alfre, sacá la calculadora y hacé cuentas...
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor Gercho el Jue Sep 24, 2015 6:08 pm desde San Isidro, Buenos Aires, Argentina

parecerían más angostos que 10 cm, al menos los de Ducati; pero si, la superficie alar es realmente muy pequeña... e insisto; quedan horribles.
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor AlfredoXJ6 el Jue Sep 24, 2015 7:40 pm desde La Plata, Buenos Aires, Argentina

juangpz escribió:Ahora que tiraste el comentario de la velocidad a la que un alerón trabaja (¿principio de quien catso era?) solo explicaría su uso en la recta, así que de ese tamaño no tendría demasiada importancia al doblar. O sea que no aportaría ni a favor ni en contra ni creo que desestabilice mucho al volcar. Quizás está equivocado el razonamiento y solo sirve el estar apuntando hacia abajo para no molestar cuando inclinan la moto.


Ni idea de a que principio te referís, pero lo que se puede aplicar para comparar un alerón con otro es el nro. de Reynolds.

Mi opinión sobre porqué apuntan hacia abajo ya la di, no creo que sea para que no moleste al doblar, para mi es para que sea perpendicular a la superficie de raiz de ala, en este caso el lateral del carenado, fijate que los winglets (los tabiques de los extremos) también son perpendiculares al borde del ala, siempre son así. Lo mismo con las placas laterales de los alerones de los F1. Mirá las fotos de los casos anteriores, cuando las alas están horizontales la parte del carenado de donde salen es vertical.
No te dejes llevar por la ilustración de la nota, ahí está demasiado exagerado el ángulo para justificar las cosas que dice, mirá las fotos y la forma del carenado en la raíz del ala, es casi casi perpendicular.
En todo caso, el ángulo que se le da a un ala en ese sentido se llama ángulo de diedro, seguro te acordás de tus épocas de planeador, en esos el ángulo es positivo (hacia arriba) para ganar en estabilidad cuando el avión se barre de costado.
En un avión de combate por ejemplo generalmente los ángulos son negativos, se pierde estabilidad en pos de la maniobrabilidad, para poder sacarlo rápidamente de trayectoria digamos. En el caso de las MotoGP, si existiese un leve ángulo negativo, estimo que será para que cuando el piloto decide inclinar levemente en recta cuando van a pleno las alitas no generen tendencia a seguir horizontal.
Por otro lado, lo que da mayor sensación de inclinación es que están curvadas hacia abajo, dado que la envergadura está limitada por el ancho total del carenado estimo que hacen esa curvatura para ganar algo de superficie.

juangpz escribió: ¿Que superficie tendrá ese alerón, 20 x 10 cm? ¿Que carga aproximada puede generar a unos 250 km/h? Dale Alfre, sacá la calculadora y hacé cuentas...


Es medio al pedo, faltan datos, para ser relativamente preciso hace falta conocer algunos parámetros del perfil que estén usando, principalmente el coeficiente de sustentación para el ángulo al que se encuentran. Además se ve que son perfiles de bajo Reynolds, el ángulo de ataque exacto influye muchísimo.
Si lo que querés es comparar hace lo siguiente, cuanto pesa un F1? 700 kg maso? Una MotoGP pesará unos 150/160 kg?
Osea que el peso de una MotoGP es mas o menos entre 1/5 y 1/4 de un F1. Fijate el tamaño de las dos alas de un F1 y comparalo con el tamaño de las alitas de las MotoGP..... cuantas alitas de esas hacen falta para llegar a la quinta parte de superficie de las alas de un F1?
Hasta ahora nadie mejoró sus tiempos por tener o no las alitas puestas, yo creo que es mas una cuestión de feeling cuando van a tope que una ayuda realmente efectiva, dar vueltas sobre los aspectos negativos de algo que no tiene comprobado efecto positivo es totalmente al pedo, pasa que los periodistas tienen que llenar hojas en blanco....
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor juangpz el Jue Sep 24, 2015 7:47 pm desde Quilmes, Buenos Aires, Argentina

Ja ja ja!!! Era el número de Reynolds al que me refería. Igual coincido cn vos que es dificil solo con verlas aproximarse a la carga que pueden generar.
En definitiva lo único bueno de la nota es la última oración:
Pero al final y lo más importante es que la ganancia tiene que ser percibida por el piloto. Porque si sobre el papel o en el túnel de viento la moto mejora diez milésimas por vuelta pero el piloto no es capaz de percibir esa mejora, no acabará prosperando y de nuevo pasaremos varios años en los que no las veamos.
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor asclepios el Jue Sep 24, 2015 9:06 pm desde Villa Pueyrredon, Capital Federal, Argentina

gracias Juan, lo voy a leer después con tiempo... ::M
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor MAV el Vie Sep 25, 2015 10:15 am desde Ramos Mejia, Buenos Aires, Argentina

Yo creo que los tipos están buscando velocidades de paso por curva mas altos, aunque tengan que sacrificar velocidad punta. Esto ultimo mucho no les importa, si fuera así estarían buscando como esconder las ruedas lo mas posible y como reducir el área frontal.
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor jchi69 el Vie Sep 25, 2015 10:40 am desde Avellaneda, Buenos Aires, Argentina

Muy lindo post! ::ap
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Re: Sobre alerones y demás

Notapor juangpz el Vie Sep 25, 2015 11:13 am desde Quilmes, Buenos Aires, Argentina

Volviendo a releer lo que escribió Alfredo recuerdo en forma sintética que una vez comentaban que un F1 que pesa 700kg produce una fuerza descendente de más 1500 kg, o sea, en plena recta podría correr boca abajo en el techo de un túnel sin ningún problema. Pero muchos de los alerones de este tipo de auto no son para darle sustentación, algunos desvían flujos de aire para refrigerar, otros crean vacíos, otros evitan vórtices y demás, fijensé por ejemplo a que grado de tecnología se trabaja en la F1 que a cada gran premio llevan modificaciones, trompas, alerones y demás para optimizar el rendimiento. Estos son los desarrollos para Singapur: http://www.formulaf1.es/57207/gran-prem ... o-parte-i/
No por nada los túneles de viento están trabajando las 24 hs del día los 365 días del año y son la envidia de monstruos como la NASA, lo que me lleva a pensar ¿Cuanto apoyo necesita una moto? Se nota por los diseños que el problema es en el tren delantero y quizás con una simple ayuda de un par de kilitos que transfieran el peso hacia adelante alcanza, el piloto vá metido en la burbuja y esos pequeños aleroncitos crean suficiente carga para que la moto sea estable en línea recta.
Las motos están a años luz de distancia de esto, alguna vez Alfre nos contó que cuando quizo estudiar su aerodinámica ni siquiera el profesor titular estaba en condiciones de evaluarlo por la complejidad del tema; pero en competición tampoco se han gastado en desarrollar un sistema de ayuda en base a alerones, así que si la idea prospera es algo bueno para el deporte en sí.
El problema es siempre el mismo, la relación costo-beneficio. Si es muy caro olvidensé de que alguien lo haga salvo que las ventajas sean tan grandes que impulsen a los rivales a entrar en esas áreas para ser competitivos, aunque la idea de recortes de gastos también influye en contra porque si los equipos tienen que recurrir a túneles de vientos los costos se dispararían y seguro terminarían siendo prohibidos.

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