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Técnica

Análisis Técnico: Marina Bay Street Circuit

Marina Bay, circuito estrella bajo la noche de Singapur

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Tras la apoteósica victoria de Charles Leclerc para Ferrari en el circuito de Monza, la Fórmula 1 viaja a Singapur. Nos encontramos ante una de las pruebas más especiales del calendario. Desde el 2008, es una carrera que se desarrolla de noche en el circuito urbano de Marina Bay. Con una probabilidad de safety car del 100%, es un gran premio donde cualquier error se paga prácticamente con el abandono y donde las condiciones climáticas especialmente la humedad hacen que sea una prueba muy dura. Conozcamos algo más de este especial circuito:

  • Características Generales

scuderiatororosso.redbull.com

La prueba contará con un total de 61 vueltas al circuito de 5.063 km de longitud.

Teniendo un total de 23 curvas, es un circuito especialmente duro. No solo para la mecánica del coche, particularmente los frenos y la refrigeración del conjunto, sino también para los pilotos.

Siendo un circuito urbano, es llamativo el hecho de que los monoplazas sean capaces de sobrepasar los 310km/h. Esto se debe gracias a la ayuda del DRS, especialmente la primera zona de activación tras la curva 5 terminando en la curva 7, el punto de frenada más fuerte del circuito. La segunda zona la encontramos tras la curva 23, encarando la recta de meta. El punto de adelantamiento más propicio quizás lo encontraremos en la primera zona siendo la de recta de meta una oportunidad para acercarse más al coche de delante a modo de preparación.

  • Puesta a Punto del Monoplaza

Probablemente, el GP de Singapur es realmente particular y complejo para la configuración de los monoplazas.

El set-up será de alta carga, ya que se trata de un circuito de muchas curvas donde la tracción y el paso por curva serán cruciales para obtener tiempos competitivos. A esto hay que sumarle el hecho que presentan los circuitos urbanos y no es otro que su escaso agarre haciendo aún más importante las características anteriormente mencionadas.

Adicionalmente, el trazado es especialmente duro con la refrigeración debido a las altas temperaturas y humedad. Esto sumado a las pocas rectas y la cercanía de los muros hacen que el coche no pueda «respirar» apenas. Prueba muy dura mecánicamente especialmente para los frenos: 22 segundos de la vuelta o lo que es lo mismo casi un cuarto de la vuelta pasarán los pilotos en el pedal de freno en un total de 15 puntos de frenada.

  • Pilotaje

Para los pilotos es un circuito durísimo debido a las condiciones extremas que se alcanzan en el cockpit. Una humedad tan certera pone a prueba la preparación física de los pilotos. También que sea en sentido a las agujas del reloj agrava su dureza. Esto ha hecho que en pasados GPs algunos pilotos hayan terminado exhaustos.

El circuito podríamos decir que no da ningún respiro y que es especialmente divertido. Sin embargo, los errores se pagan muy caros propiciando la salida del safety car en todas las pruebas disputadas hasta la fecha.

Por tanto, no todo será ritmo sino también una buena estrategia que pueda aprovecharse de estos momentos inesperados.

  • Neumáticos

Pirelli trae sus compuestos más blandos: C3, C4 y el C5. Ya que se trata de un circuito que discurre por zona urbana el grip irá mejorando con el paso del gran premio siendo caracterizado por su poco agarre. Veremos las diferentes estrategias que toman los equipos.

Estas se verán influenciadas por los posibles undercuts y overcuts para ganar posiciones ya que en pista será complicada debido a lo revirado del circuito. Esto y la gran probabilidad de safety car harán que los muros estén muy atentos.

En general el trazado no es muy abrasivo y no requiere de grandes esfuerzos del neumático por lo que estos factores no serán cruciales.

press.pirelli.com

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Técnica

Motores de F1 ¿De qué están hechos?

Entramado de materiales de una unidad de pontencia en la F1 moderna

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Muchos al pensar en un coche de F1 y sus materiales se enfocan en la fibra de carbono y el kevlar de los cuales están construidos muchos de los componentes estructurales. Sin embargo, muy poco se habla de los materiales que componen una unidad de potencia de F1.

Unidad de potencia moderna – Renault Sport

Las actuales regulaciones técnicas de F1 limitan considerablemente la selección de materiales con los cuales los diseñadores pueden trabajar en el desarrollo de las unidades de potencia. Sin embargo, las zonas grises en ediciones anteriores del reglamento han permitido a lo largo de los años que algunos equipos saquen ventaja con materiales novedosos. A continuación explicamos cada uno de los materiales permitidos y su aplicación dentro de la unidad de potencia.

Pistón de F1 de la era atmosférica – Pankl/Ferrari

El reglamento técnico permite el uso de los siguientes materiales:

Aleaciones de aluminio: Éstas pueden usarse en componentes fabricados a partir de procesos de fundición o forja, como el caso de pistones, bloques de motor, culatas y cárter del motor. En pistones muchos fabricantes emplean Aleaciones de aluminio con berilio como aleante hasta un 0.25% del mismo, o también aleaciones menos exóticas como las empleadas en aviación (ej: 2618A). En bloques de motor y otros componentes estacionarios son comunes las aleaciones de la serie 300 (Al-Si-Cu or Al-Si-Mg).

Bloque de cilindros Ferrari F2001 – Catawiki

Aleaciones de Titanio: Estas pueden usarse en Bielas y elementos del turbo. Algunos fabricantes de motores o elementos de motores utilizan aleaciones similares al Titanio grado 6AL-4V (o TC4, como se le conoce en algunos lugares)

Conjunto pistón/biela de un F1 moderno – italiazakka.co.jp

 

Montaje de válvula de motor de F1 – Brian Garvey/ www.F1technical.net

Aleaciones basadas en hierro: La normativa exige que los pasadores de pistón, cigüeñal, engranes de las bombas, ejes de levas y otros elementos rotativos deben fabricarse en aceros (aleación de hierro y carbono inferior al 2% con otros elementos como aluminio, cobalto, zinc, etc.).

Cigüeñal Ferrari F2003GA – Ferrari

Fuera de estos materiales principales, hay otra serie de aleaciones metálicas y materiales no metálicos que pueden usarse bajo serias restricciones.

Las aleaciones basadas en tungsteno sólo pueden emplearse en los contrapesos del cigüenal siempre y cuando su densidad no supere los 18400kg/m3.

Contrapesos de tungsteno en cigüeñal de F1 – Ferrari

Para el caso del magnesio, sólo componentes menores que no estén sujetos a movimiento (carcasas de bombas, tapas y similares) y sólo podrán usarse aleaciones cubiertas por las normas ISO16220 e ISO3116.

Otros materiales, como cerámicas pueden emplearse en rodamientos únicamente, mientras que los materiales compuestos como la fibra de carbono sólo podrán usarse en elementos menores como tapas, y los compuestos de matriz metálica (metales reforzados con fibras) están terminantemente prohibidos bajo la normativa actual.

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Técnica

Los motores con turbo eléctrico de Audi

El Audi SQ7 lleva un motor diesel V8 de 4 litros “biturbo”, y los alemanes se han sacado un truco de la manga para eliminar el lag de este motor con un tercer turbo que funciona gracias a un motor eléctrico.

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Los motores llevan años usando turbos, que aprovechan los gases del escape del motor para hacer funcionar una turbina, que comprime el aire que entra en el motor y da un empujón a la combustión, aumentando la potencia. El problema de esto es que, debido a que a bajas velocidades el volumen de gases es demasiado bajo, al pisar el acelerador el turbo tarda un tiempo en ponerse en su régimen de rendimiento óptimo y entonces se experimenta lo que llamamos “lag” y no recibimos este aumento de potencia hasta pasado un tiempo.

Los fabricantes han desarrollado varias técnicas para intentar mitigar este efecto y ahora Audi ha inventado un sistema que lo elimina por completo. El primer turbo del motor del SQ7 no funcionará mediante los gases del escape, sino que el motor hará funcionar un generador de 3Kw, conectado a una batería de 48V, que a su vez opera un motor eléctrico de 7Kw encargado de hacer que gire la turbina del turbo.

Detalle del turbo eléctrico de Audi (Imagen: Audi)

 

Gracias a esto, cuando el conductor demande una entrega de potencia inmediata, en vez de tener que esperar a que el turbo se ponga a funcionar con los gases de la combustión, el motor eléctrico empujará el turbo a 70000rpm en menos de un cuarto de segundo para poder disfrutar de toda la potencia del sistema desde el primer momento.

Una vez el motor esté a pleno rendimiento y con los gases haciendo funcionar un segundo turbo convencional, un sistema de válvulas redirige el flujo de aire a este segundo turbo, desconectando el primero.

Pero además, han programado el sistema de válvulas de escape para que a bajas rpm, los escapes sólo salgan por una de las dos válvulas en cada cilindro y a altas rpm se active una segunda válvula que envía los gases a un segundo turbo.

Esquema del sistema de turbo eléctrico (Imagen: Audi)

Es decir, al arrancar el coche el turbo eléctrico da potencia extra instantáneamente al motor, cuando subimos un poco de revoluciones y el primer turbo convencional ya está funcionando, el eléctrico se desconecta y si a altas revoluciones seguimos demandando la máxima potencia, las válvulas redirigen los gases a un tercer turbo.

Ahora podríamos pensar que, en teoría, deberíamos ser capaces de instalar este tipo de turbo a cualquier coche. Se compra un turbo con motor eléctrico, se conecta a la batería de 12V del coche y ya tendríamos un extra de potencia sin sufrir lag en la aceleración ¿No?

El complejo sistema eléctrico que hace funcionar el turbo de Audi (Imagen: Audi)

Bueno, no es tan fácil, en internet podemos encontrar estos kits pero la verdad es que no hacen absolutamente nada ya que estos turbos no tienen la fuerza suficiente. Por eso Audi se ha tomado la molestia de implementar el generador y la batería que comentaba anteriormente. Es un sistema tremendamente complejo por lo que no es algo que se pueda instalar en cualquier motor como sí que se podría hacer con un turbo convencional, sin entrar en lo tremendamente caro que resultaría.

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Fórmula 1

Los motores y consumos en la Fórmula 1: ¿Podrá ser un deporte sostenible?

Hoy analizamos el consumo de gasolina que han ido teniendo los coches de Fórmula 1 con el paso de los años, en consonancia con la regulación de motores.

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A día de hoy, los coches de Fórmula 1 son las máquinas más veloces que se han fabricado jamás a lo largo de los 70 años que lleva la categoría reina en marcha. Esto quiere decir que, teniendo en cuenta que estos monoplazas siempre han estado propulsados por gasolina, los protagonistas de la categoría reina han tenido que consumir cantidades inhumanas de gasolina a la hora de rodar.

Sin embargo, la conciencia generada acerca de la existencia del calentamiento global, y de la necesidad del reciclaje y ahorro de ciertos recursos, ha obligado a los fabricantes a adecuarse a ciertos aspectos. De hecho, tenemos ya hasta una categoría dedicada plenamente a monoplazas totalmente eléctricos, de cero emisiones, como es la Fórmula E, donde corren muchos viejos conocedores del deporte rey del automovilismo, como Pascal Wehrlein, Felipe Massa o Stoffel Vandoorne.

FIA Formula E

Y resulta curioso ver cómo, en plena era híbrida, en la que jamás se había consumido una cantidad tan baja de combustible, la Fórmula 1 ha avanzado hasta el punto de que, pese a que los consumos sean los más bajos jamás registrados en esta categoría, contemos con los monoplazas más rápidos de la historia.

La Unidad de Potencia en los Fórmula 1

Gran parte de la complejidad de los monoplazas actuales de la era híbrida reside en la unidad de potencia, la cual te explicamos en el enlace de aquí arriba. Brevemente explicado, el motor actual es un híbrido V6 de 1.6 litros, de unos 950 CV (la potencia varía unos CV arriba o abajo en función del fabricante), cuyo consumo ronda los 34 litros a los 100 kilómetros, una cifra récord teniendo en cuenta las velocidades y fuerzas a las que son sometidas estos coches. Jamás habíamos visto en la historia de la categoría un consumo tan bajo. Esto se debe a la importancia de la parte eléctrica del motor híbrido, que, como bien hemos mencionado, explicamos en el artículo de aquí arriba.

El Alfetta de Nino Farina y Juan Manuel Fangio – F1

Remontémonos a los años 50, cuando Juan Manuel Fangio ganó su primer campeonato a los mandos del Alfetta. Ese coche tenía un motor 1.5 de 8 cilindros sobrealimentado de 450 CV, y alcanzaba una velocidad máxima de 305 kilómetros por hora, algo que lo convertía en una auténtica caja de muertos teniendo en cuenta las escasas medidas de seguridad. ¿El consumo? 150 litros por cada 100 kilómetros. Algo que, a día de hoy, sería prácticamente impensable. Por otro lado, teníamos coches con motor atmosférico de 4.5 litros, y había escuderías, como Ferrari, que incluso utilizaban ambos coches. Diseñaban uno para el motor atmosférico, y otro para el sobrealimentado.

Avancemos unos pocos años. A principio de los años 60, la potencia de los coches era bastante baja (entre 150 y 230 CV), y los motores tenían una capacidad bastante baja, pero en 1966, hubo una presión bastante grande, pues muchos coches deportivos convencionales comenzaban a rodar más rápidos que los monoplazas de Fórmula 1. Para remediar esto, la FIA optó por aumentar la capacidad de los motores, y dejarla en 1.5 litros para los turboalimentados, y en 3 litros para los atmosféricos. Los ingenieros eran libres de, con ese motor, hacer lo que quisieran, siempre y cuando dichas modificaciones no infringiesen el reglamento.

Motor 3.0 atmosférico del Ferrari 312T, con el que Niki Lauda ganó su primer campeonato, en 1975 – Flickr

Mientras los motores atmosféricos oscilaban entre los 400 y 550 CV, los turboalimentados alcanzaban cifras como 900 CV, e incluso, en alguna ocasión, la friolera cantidad de 1300 CV. Esto provocó que, hacia la década de los años 80, el turbo fuera la mejor opción. De hecho, Alain Prost ganó su primer campeonato con un motor TAG-Porsche 1.5 Turbo de 750 CV.

Respecto a los consumos, se estableció en 1984 un límite de consumo de 220 litros de combustible por carrera, límite que fue reduciéndose con el paso de los años hasta quedarse en los 195 unos pocos años después. Con la aerodinámica ya presente, los constructores podían dejar de centrarse únicamente en la potencia y buscar un equilibrio perfecto entre motor y aerodinámica (véase el ejemplo del MP4-4, catalogado por muchos como el monoplaza más dominante de la historia).

En 1989, se prohibieron los turbocompresores en la Fórmula 1, por lo que hasta el año 1995, los motores a utilizar eran de 3.5 litros, y podían ser V8, V10, o V12. De 1995 a 2000, se redujo la cilindrada a tres litros, y el número de cilindros seguía siendo totalmente libre. Sin embargo, a partir del año 2000, los motores a utilizar debían ser, sí o sí, V10. Estos motores eran muy potentes, rondando los 900 CV, y consumían alrededor de 85 litros de combustible por cada 100 kilómetros. Eran rápidos, pero se podían hacer motores más eficientes…

El motor del último coche campeón del mundo con un V8, el Red Bull RB9 – Pinterest

En 2006, llegó el cambio de normativa, y pasamos del motor 3.0 V10 a tener un V8 de 2.4 litros. Este motor, obligatorio en todos los monoplazas, era algo menos potente, alcanzaba menos revoluciones (18000, 1000 menos que los V10), pero sí que tenía una clara mejora en el aspecto del consumo: pasaba a consumir solamente 65 litros por cada 100 kilómetros. 3 años más tarde, llegó el primer paso hacia el motor híbrido: el KERS. Dicha pieza convertía en potencia la energía cinética generada por el coche al frenar, y hacía que el coche pudiera emplear unos CV extra.

Finalmente, pasamos de los V8 a los V6 híbridos que hemos mencionado anteriormente, motores que llevan con nosotros desde 2014. Partiendo de la base de que, en tan solo 15 años, el consumo de estos monoplazas ha pasado de 85 litros por cada 100 kilómetros a unos 34, da que pensar, y mucho. Vivimos en un mundo donde el esfuerzo por un universo sostenible es cada vez más notorio, y los monoplazas de la era híbrida han demostrado que los récords de pista que antaño parecían imbatibles se pueden pulverizar. Veremos qué sucede en 2022, con el tan ansiado cambio reglamentario.

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