Raffreddamento di una vettura di Formula 1 (PARTE 4) – Il posizionamento dei radiatori

Nell’articolo di oggi ci occupiamo del posizionamento dei radiatori su una monoposto di Formula 1. Abbiamo capito negli articoli precedenti l’importanza della progettazione di un sistema di raffreddamento, come si abbassano le temperature sui componenti meccanici ed elettrici e la complessità delle tubazioni che collegano i vari radiatori.

Una volta specificata la richiesta di raffreddamento e definita l‘area del nucleo del radiatore associato, i progettisti e gli aerodinamici devono coordinarsi. Questo perché bisogna organizzare il concept di aerodinamica di raffreddamento generale e la quantità di spazio a disposizione per adattare i vari componenti. Ci sono due posti in cui è possibile montare i radiatori: all’interno delle pance laterali o nell’area sopra il gruppo propulsore alimentato dalla presa d’aria sull’airscope. Ognuna delle soluzioni ha i suoi vantaggi. I radiatori nelle pance sono facili da montare, sono più leggeri e il loro peso è più in basso (baricentro abbassato). Tuttavia la loro presenza influenza il flusso d’aria nella parte posteriore dell’auto. Ciò si traduce in peggiori performance.

Al contrario, montare alcuni dispositivi di raffreddamento sopra il motore è altrettanto buono. Ciò consente di rimuovere del volume dalle pance laterali. Questo vantaggio è parzialmente compensato da una maggiore ostruzione della parte superiore della carrozzeria al flusso d’aria verso l’alettone posteriore. Inoltre, il peso complessivo può essere maggiore per far posizionare le tubazioni di raffreddamento fino alla posizione ideale. Infine, come svantaggio, c’è che il componente è posizionato più in alto nell’auto rispetto alle pance laterali. Ciò provoca un innalzamento del baricentro, esattamente il contrario di ciò che si vuole quando si progetta una vettura da pista estrema come una monoposto di Formula 1.

Raffreddamento di una Formula 1: la scelta del compromesso

Essendo che nessuna delle due soluzioni è perfetta, gli ingegneri sono costretti a scegliere un compromesso. La McLaren, negli ultimi tempi, ha provato a ridurre la dimensione delle pance laterali il più possibile con la MP4-30 (figura in basso). Con la MCL33 (figura in alto), invece, hanno optato per una soluzione più incentrata proprio sulle pance laterali. Il lavoro dettagliato decide quindi come è posizionato il nucleo del radiatore rispetto al flusso d’aria e come le tubazioni si dirigono verso i radiatori. Naturalmente, la forma scolpita delle pance laterali rende difficile installare grandi radiatori rettangolari. Per questo motivo i progettisti devono essere inventivi con la forma del radiatore e le condutture che lo circondano.

Mentre lo scambiatore di calore trasmette il suo calore al flusso d’aria circostante, ci sarà sempre una differenza di temperature tra il refrigeratore e il flusso d’aria. Questo vuol dire che il flusso d’aria potrebbe ancora essere in grado di raffreddare qualcos’altro dopo che essere passato attraverso il radiatore. Poiché diversi radiatori funzionano a temperature diverse, possono essere impilati per utilizzare lo stesso flusso d’aria due volte. Abbiamo dunque radiatori a temperatura più bassa e quelli ad alta temperatura di lavoro montati dietro di essi. Questo è un modo accurato per installare molti dispositivi di raffreddamento in uno spazio più piccolo.

Lo stesso trucco può essere impiegato all’interno di un singolo radiatore. Cioè, il flusso invece di entrare da un lato del nucleo e uscire dall’altro, quest’ultimo può essere raddoppiato. Questo trucco viene spesso utilizzato per installare più aree centrali nel pacchetto di raffreddamento e, utilmente, i tubi di ingresso e uscita sono tutti su un lato per un montaggio più semplice. Nel prossimo articolo, parleremo dell’aerodinamica usata per gestire il raffreddamento delle monoposto di F1.