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Técnica

Análisis de tiempos viernes: Interesantes simulaciones de Carrera

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Circuito de tests de pretemporada. Un trazado donde parecía que un equipo sobresalía por delante del resto y que luego no resultó ser así. Novedades y actualizaciones verán por primera vez la luz aquí con el fin de dar un salto cualitativo. ¿Qué nos deparará el gran premio de España?

  • Entrenamientos Libres 1

Como siempre empezamos con el análisis del entrenamientos libres 1. En la media de tiempos obtenida, vemos un gran disparidad y sobre todo datos muy pocos concluyentes. Como decimos todos los fines de semana, es en el FP1 donde se introducen la mayoría de actualizaciones de cambios y que por tanto ningún equipo muestra realmente su verdadero potencial. Es más, muchos optan por configurar sus monoplazas de manera distinta para conseguir una mejor correlación de datos. De este modo, ven qué set-up se adapta mejor al coche así como ver si hay una mejoría en el monoplaza que equipa las novedades con respecto al que mantiene las piezas de gran premios anteriores.

En cuanto al número de vueltas, vemos que los equipos han estado activos pero no tanto como en el FP2 donde se efectuaron grandes tandas de vueltas de cara a la carrera. Como decimos, sesión de toma de contacto y análisis.

  • Entrenamientos Libres 2

Es en la FP2 donde hemos visto una mayor actividad en pista. En lo que respecta al análisis de tiempos comparado con las anteriores pruebas, hemos podido comprobar que las tandas largas han sido más numerosas y de mayor duración. Esto ha permitido que obtengamos una buena cantidad de datos para trazar la correspondiente media.

Como podemos comprobar, Ferrari y Mercedes tan mostrado un ritmo muy competitivo lo que indica algo que ya sabíamos: tienen unos monoplazas muy equilibrados y por supuesto los más competitivos. La diferencia entre ellos es difícil de analizar ya que están muy parejos. Y no solo eso, viendo como esconden sus cartas sobre todo Mercedes sería muy arriesgado aventurarse a adivinar cuál de ellos está más fuerte.

Red Bull parece a priori algo rezagado, no han tenido una sesión fácil y en un primer análisis no están en condiciones de meterse entre los 4 grandes. Sin embargo, si hay un equipo que maximiza sus recursos y posibilidades en carrera, ese es Red Bull.

Renault ha demostrado solidez en la tanda larga, veremos el domingo si de verdad son competitivos

McLaren se ha mostrado contento con las mejoras y lo cierto es que los tiempos así lo señalan. Han sido muy consistentes y lo que más destacable, han sido el equipo que más vueltas ha dado tanto totales como en duración de los dos stints. Esto podría indicar que aún yendo más cargados de gasolina que sus rivales, sus tiempos han sido igual e incluso más competitivos.

En esta línea encontramos a los Toro Rosso, haciendo simulaciones al estilo de McLaren y obteniendo tiempos realmente competitivos. Atentos a lo que puedan hacer el domingo.

Haas ha mostrado potencial pero hemos visto irregularidades en sus vueltas, falta de consistencia por parte de sus pilotos. El domingo averiguaremos cómo de fuerte están en ritmo de carrera.

Quienes han encontrado más dificultades han sido los monoplazas de Alfa Romeo, sin culminar una buena FP2.

Como último apunte, señalar que el ritmo de Kubica no es real y que como muestra la gráfica siguiente, no realizado una simulación propiamente dicha y su media de tiempos se ha obtenido de vueltas sueltas.

Este gráfico nos demuestra la alta actividad en pista y sobre todo por parte McLaren. Buenos tiempos y con mucho rodaje. Como hemos dicho previamente, una FP2 realmente buena para los de Woking. Red Bull por el contrario se ha visto mermado por los problemas en el coche de Verstappen. Ferrari supera en vueltas a Mercedes.

  • Conclusiones
  1. Viernes muy satisfactorio para McLaren. Veremos qué consiguen el domingo
  2. Sorprendente Toro Rosso. Habrá que mirarles de reojo
  3. Ferrari y Mercedes parejos.  El domingo sabremos si el equipo rojo le puede echar el guante a las flechas plateadas.
  4. Alfa Romeo con problemas. A ver cómo manejan la carrera y si tienen más rendimiento.
  5. Díficil ver la fuerza de Haas en ritmo de carrera.
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Técnica

Bloqueo sónico en motores de competición: un problema real que pasa desapercibido

Motores super-cuadrados como solución al bloqueo sónico

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En este artículo vamos a explicar uno de los problemas menos conocidos que sufren los motores de competición que puede llevar a una caída brusca del rendimiento del mismo o incluso su rotura: el bloqueo sónico.

Antes de explicar dicho problema, es necesario aclarar conceptos básicos sobre los Motores de Combustión Forzada o MEF, es decir, los motores de gasolina convencionales.

Si analizamos el ciclo que se lleva a cabo para producir energía, se obtiene un gráfico similar al mostrado en la figura inferior (de manera muy simplificada).

Ciclo básico de un motor de combustión. Gráfica Presión-Volumen

En él podemos distinguir 4 fases principales:

  • Admisión
  • Compresión
  • Expansión
  • Escape

No obstante, siendo puristas se deben distinguir las siguientes fases:

  • Admisión con Retraso al Cierre de la Admisión (RCA) para maximizar la entrada de aire. Adiabática (sin pérdida de calor) y a presión constante.
  • Compresión.
  • Combustión a volumen constante.
  • Combustión a presión constante.
  • Expansión.
  • Escape espontáneo adiabático (sin pérdida de calor).
  • Escape forzado diabático (con pérdida de calor) a presión constante.
  • Cierre de la válvula de escape y apertura de la admisión.

Una vez distinguidas las fases que forman un ciclo de un motor convencional, ya podemos comenzar a explicar el problema del bloqueo sónico. Este fenómeno tiene lugar en la fase de admisión y es característico de los motores de competición por su alta velocidad de giro.

Los cilindros de los motores se pueden clasificar según su relación entre la carrera (distancia que recorre el émbolo desde el Punto Muerto Superior hasta el Punto Muerto Inferior), y el diámetro del propio cilindro. Así, la clasificación queda de la siguiente manera:

  • De carrera larga (lentos): la carrera es superior al diámetro del cilindro, l > D.
  • Cuadrados (normales): la carrera es igual al diámetro del cilindro, l = D.
  • Super-cuadrados (rápidos): la carrera es inferior al diámetro del cilindro, l < D.

Esquema básico de un cilindro

Cada uno de estos tipos de cilindros se asocia a una velocidad media del émbolo determinada, u, que depende de la velocidad de giro en rpm (n) y de la carrera (l), de la siguiente forma:

u = 2·n·l

Así, los motores rápidos de competición tienen velocidades medias superiores a 15 m/s, los motores normales de los vehículos de calle tienen velocidades de entre 10 y 15 m/s y los motores lentos empleados en barcos tienen velocidades inferiores a 10 m/s.

Dado que la potencia resulta proporcional a la velocidad de giro, n, los motores deportivos y de competición suelen ser super-cuadrados, con el objetivo de lograr mayores velocidades de giro, n, manteniendo la velocidad media del émbolo, u. El motivo es que el motor deja de llenar bien a partir de una determinada velocidad del émbolo, u, por bloqueo sónico de la válvula de admisión. Para una velocidad media del émbolo de 20 m/s, se alcanzan velocidades próximas a las del sonido (350 m/s) en el flujo alrededor de las válvulas de admisión debido a las perturbaciones en las presiones en el interior del cilindro. En este instante decimos que el caudal de aire que entra a través de las válvulas se encuentra bloqueado sónicamente y, por tanto, el flujo no puede entrar en el interior del cilindro y el rendimiento de la combustión cae de forma brusca.

Para solucionar este problema crítico, se aumenta el número de válvulas de admisión, su diámetro y se opta por motores super-cuadrados. Además, se produce un Adelanto a la Apertura de la Admisión (AAA) y un Retraso al Cierre de la Admisión (RCA). Todo ello permite que los motores de competición alcancen valores de velocidad de giro superiores a las 13.000 rpm sin que ello suponga un problema en la admisión.

Especificaciones técnicas de la unidad de potencia del Ferrari SF90

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Análisis de los Entrenamientos Libres | McLaren al ataque

Finalmente Ferrari fue el más rápido a una vuelta pero Bottas fue quien más giros dio

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Tras las dos primeras sesiones de entrenamientos libres nos disponemos a analizar lo que nos han podido contar los tiempos. ¿Está McLaren tan fuerte como parece?

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Mercedes y Red Bull evolucionan, pero, ¿y Ferrari?

Mientras que Mercedes y Red Bull presentan importantes actualizaciones en cada Gran Premio, la Scuderia Ferrari parece no estar trabajando lo suficiente sobre el SF90.

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Tanto Mercedes como Red Bull se han mostrado muy activos en términos de desarrollo durante la primera etapa de la temporada. Sea desde el punto de vista del motor (el de Honda ha mejorado considerablemente) como desde el enfoque aerodinámico.

Mercedes ha realizado importantes mejoras aerodinámicas que han permitido al W10 hacer un progreso constante. Durante las últimas semanas hemos podido ver el intenso trabajo del equipo en el área lateral del cockpit, con modificaciones para mejorar el flujo de aire alrededor del monoplaza, entre el eje delantero y las entradas de aire a los radiadores. Todo ello también ha permitido un aumento en la carga aerodinámica que actúa sobre el eje trasero.

En la imagen inferior se pueden ver los cambios que Mercedes ha traído desde el GP de España, con modificaciones en los bargeboards, a los que fue agregado un nuevo elemento, y en los perfiles horizontales,  ahora en forma de  ‘doble colmillo’. Finalmente, también se actualizó el soporte de los espejos anteriores, convirtiéndose también en un elemento aerodinámico.

Antonio Granato

El desarrollo en el W10 también involucró las suspensiones delanteras, con un sistema que modifica la altura del eje delantero (y por tanto, del ala), aumentando la carga aerodinámica en ocasiones puntuales, con un balance ajustado para mejorar la eficacia del monoplaza en el paso por curva.

Algo similar ha sido realizado por parte de Red Bull en el último Gran Premio de Mónaco, donde Adrian Newey ha revisado el funcionamiento del suelo de su RB15. De este modo, se han añadido tres pequeños elementos en el exterior del suelo, lo que debería ayudar a direccionar el flujo de aire alrededor del monoplaza, ayudando a la función de ‘sellado’ del fondo plano en el área trasera. El RB15, al igual que todos los monoplazas que usan un ángulo de rake muy acentuado, debe hacer que el sistema que fija el difusor trasero sea cada vez más efectivo. Esto se consigue evitando que los flujos externos entren por debajo del monoplaza, para lograr así una zona de baja presión en esa área.

Antonio Granato

Por otro lado, el SF90 parece estar ‘estacionario’ desde el punto de vista del desarrollo aerodinámico. Algunas intervenciones en detalles que solo cambian parcialmente determinados elementos aerodinámicos, con efectos mínimos en el rendimiento global, como se ha podido ver en pista, al tratarse de detalles en zonas no muy importantes. De hecho, las modificaciones en los cortes de la pared lateral vertical del alerón trasero, así como la inserción de un corte en la parte alta del capó son las únicas medidas destacables. Sin embargo, solo han hecho mejorar ligeramente, como ya se esperaba, la aerodinámica del monoplaza de Ferrari. 

Antonio Granato

 

Traducido por Manuel García

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