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Técnica

Análisis Técnico: Las calles del Principado de Monaco

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La Formula 1 llega al Gran Premio más prestigioso y antiguo de la categoría. Además, el Gran Premio más técnico de la temporada donde la clasificación juega un rol fundamental en el posterior desarrollo de la competencia. 

Es el circuito más antiguo del calendario, desde 1950 la Formula 1 se da cita a fines de Mayo para llevar a cabo la fecha más glamurosa de la temporada. El Grand Prix de Mónaco es además, el Gran Premio que todos quieren ganar, pues forma parte de la tan valiosa triple corona, junto a las 24 Horas de Le Mans y las 500 Millas de Indianapolis. 

 

  • El circuito

Al ser una pista situada en el centro del principado, es de conocimiento que está circundada en todo su perímetro por barreras, con muy pocas vías de escape. Así será fundamental para los pilotos ser precisos a la hora de manejar, para no tener accidentes y así entorpecer el programa del equipo. 

Como decíamos más arriba, además, la pista es probablemente la más técnica del calendario, dos chicanas y muchas curvas de baja velocidad, donde la mínima es en la curva del Gran Hotel, con una velocidad de alrededor de los 45km/h. Mientras tanto, la máxima velocidad se alcanza en la salida del famoso tunel, a más de 285km/h, donde encontramos un punto crítico para el piloto por dos razones claves: un punto de frenada en bajada y con ángulo de curva, que tiende a desestabilizar el tren trasero, y que se llega de la salida del túnel con poca visión, ya que al salir del túnel se genera un contraste muy grande que complica muchas veces la vista. 

La curva de Gran Hotel, punto clave donde se tiene la menor velocidad de curva de la temporada

Por otro lado, cuenta con una sola zona de DRS, la recta principal, y su respectiva zona de detección antes de la curva 17 «La Rascasse». Luego de la zona de DRS, se llega a la curva 1 con la máxima fuerza de frenado. 

Sus dos puntos claves son sin dudas, la frenada y el transito por curva, por lo que el set-up jugará un rol crucial a la hora de salir a pista.

 

  • Puesta a Punto/Aerodinámica

Al ser la pista más trabada del calendario, generalmente los autos con una distancia entre eje más corta, y un mayor angulo de rake, son los más favorecidos, como en el caso de Aston Marti/Red-Bull durante los últimos años. Cuenta con un asfalto que no es abrasivo, pero que a la vez al no ser un circuito de uso cotidiano, cuenta con muy poco grip. Además, la pista cuenta con algunas clásicas ondulaciones que muchas veces sacan el volante de las manos al piloto.

La corta distancia entre ejes y el alto ángulo de rake del Red Bull da la expectativa de que probablemente el equipo tenga el mejor GP de la temprada

 

Por esto, los equipos buscarán sin dudas maximizar sus cargas aerodinámicas en todos los sentidos posibles, desde el rake hasta los alerones, para lograr entregarle a los pilotos un auto sólido pero sobretodo, seguro a la hora de salir a pista. Los autos nerviosos e indósiles aumentan sus posibilidades de un accidente, arruinando así, como habíamos dicho, el programa del fin de semana. 

 

  • Neumáticos

Pirelli ha elegido para esta carrera, como de costumbre, sus neumáticos más blandos. Eso es, el compuesto C3 (banda blanca), el compuesto C4 (banda amarilla) y el C5 (banda roja). Esta decisión se debe a dos factores que ya antes mencionamos, el poco grip y la poca abrasividad del asfalto monegasco. Se necesita el mayor grip mecánico del año y solo la gama blanda de Pirelli puede brindarlo. 

La presión de aire mínima para esta carrera será de 18.5 psi en las gomas delanteras y 17.5 psi en las traseras. La comba máxima permitida es de -4° en el frente y -2.75° en el tren trasero. Mientras tanto, Ferrari y Red-Bull son los únicos equipos con 11 compuestos C5 para el fin de semana, mientras los restantes ocho equipos han elegido entre 9 y 10 compuestos blandos. 

La estrategia a una sola parada es la norma en Mónaco desde hace ya algunos años. Es una pista que no da mucho lugar al sobrepaso, y la clasificación y las paradas en boxes son cruciales. Los equipos deberán mostrarse a la altura de ello. 

 

 

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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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