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Técnica

Análisis Técnico | Novedades para el GP de Bélgica

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La fórmula 1 regresa del parón veraniego y lo hace en Spa. Un circuito de baja-media carga en el cual encontrar el compromiso ideal es una tarea muy compleja. Analizamos las novedades que han traído los equipos, tanto aerodinámicas como en las unidades de potencia.

  • Mercedes

El equipo líder del campeonato, no ha traído ninguna actualización aerodinámica destacable a su monoplaza. Sin embargo, ambos pilotos y el resto de equipos cliente, montarán una actualización en su unidad de potencia.

Tanto Hamilton como Bottas no recibirán penalización ya que habían utilizado dos ICE (de un máximo de tres permitidas para la temporada), dos MGU-H (de tres permitidos) y en el caso de Lewis  1 ES («Energy Store», de dos permitidos) y 1 CE («Control Electronics», de dos permitidos).

  • Racing Point

Racing Point llega al circuito de Spa con una mejora que llama bastante la atención: han cambiado el característico morro del coche, que anteriormente presentaba dos orificios por los que dirigían el flujo de aire hacia una “capa” situada tras este que lo empujaba hacia la parte delantera del fondo plano. Ahora, el morro no sólo ha perdido estos orificios sino también la capa y se presenta con unas branquias en los soportes laterales al estilo del McLaren.

Además, han incorporado las pequeñas alas en la parte superior del morro (en blanco, junto al logo de BWT) y han traído un ala trasera de menor carga aerodinámica para ganar algo de velocidad punta.

Asimismo ambos pilotos incorporan la actualización de Mercedes. Stroll penaliza.

Este supuesto modelo “B” del RP01 viene con pocas mejoras que veamos a simple vista, pero desde luego estas son significativas. Veremos cómo se comportan los coches este fin de semana y si necesitan más mejoras para mantenerse en la lucha por la zona media.

Ala trasera del RP01 (@vivof1)

Morro del RP01 (@vivof1)

  • Williams

Salvo la actualización de la PU de Mercedes no han traído ninguna novedad a su monoplaza. Ellos incorporan nueva ICE, TC y MGU-H («Internal Combustion Engine», «Turbocharger»). No penalizan.

Puede que se les haga difícil este gran premio siendo el Williams un coche con problemas de drag como comentó George Russell el jueves.

  • Red Bull

Red Bull aterriza en Bélgica con todos los ojos puestos en su alineación de pilotos, pero hay un par de puntos en su coche que también nos han llamado la atención:

Para empezar tenemos un rediseño del soporte de los espejos, una pieza que parece insignificante pero que está demostrando estar en el punto de mira de muchos equipos, que no paran de innovar en esta zona.

La otra mejora que trae Red Bull está en realidad bajo el capó, ya que montarán la nueva evolución de Honda en el coche de Albon. Albon cuenta con nueva ICE, TC, MGU-H, MGU-K, ES y CE. Penaliza y partirá desde las últimas posiciones. Su puesto exacto dependerá de cómo califique con respecto a los otros penalizados (Kvyat y Stroll.)

Comparación de los espejos de Red Bull (@albertfabrega)

  • Toro Rosso

Sin cambios aparentes, destacamos la actualización de la unidad de potencia  por parte de Honda. Esta la realizan en el coche de Kvyat quien estrena ICE, TC, MGU-K y MGU-H sin penalizar.

  • Ferrari

Pese al buen rendimiento mostrado en los libres, este no se debe a importantes actualizaciones del monoplaza. En el apartado aerodinámico han traído configuraciones de baja carga. Algunas de ellas incluso pueden que hayan sido probadas de cara al Gran Premio de Monza.

Con respecto a la unidad de potencia, el equipo oficial no monta la última versión. Sin embargo sus equipos clientes, concretamente Grosjean, Magnussen y Giovinazzi sí que lo harán. Evaluarán el rendimiento de dicha actualización y esta previsiblemente se introducirá en Monza que junto al nuevo combustible de Shell esperan obtener una mejora de aproximadamente 20 cv.

  • Haas

Como principal novedad el equipo Haas equipa la última actualización de la unidad de potencia de Ferrari. Estrenan ICE, TC y MGU-H 

Tanto Grosjean como Magnussen tendrán la última especificación sin penalizar. Veremos si esta les ayuda a cosechar mejores resultados de los conseguidos en las últimas pruebas.

  • Alfa Romeo

No hemos identificado novedades en el apartado aerodinámico para el equipo de Hinwil. Sin embargo, podríamos decir que este circuito podría ser favorable sobre todo para uno de sus pilotos: Giovinazzi cuenta con la última actualización de la unidad de potencia de Ferrari (ICE, TC, MGU-H). El italiano no recibe sanción por dicho cambio y podrá sacarle el máximo partido de cara a la clasificación.

Quizás les brinde una ventaja con respecto al resto de equipos. Sin embargo, viendo la alta competitividad de la zona media, no sabemos hasta qué punto podrán aprovechar esta mejora. 

  • Renault

Renault ha apostado por un nuevo motor ICE especificación C, una nueva evolución que montarán los coches de su equipo además de Carlos Sainz, lo que conllevará sanciones para todos, 5 puestos en parrilla.
Por otra parte, han decido cambiar los diseños de los espejos retrovisores, pasando de estar directamente unidos al monoplaza a estar anclados a una nueva estructura que los separa del monocasco.
Además, podemos observar una gran modificacion del morro, donde se han instalado una serie de aletines que recorren todo su lateral hasta llegar a la zona de las barras de transmision de los neumáticos. Una nueva forma de dirigir el flujo alrededor del coche.
Y por último, como otros equipos, también han decidido actualizar el alerón trasero, modificándolo para afrontar los desafíos de Spa.

@albertFabrega

  • Mclaren

En McLaren también apuestan por la nueva especificación del motor Renault, por lo que Carlos Sainz comenzará el regreso de las vacaciones con una penalización en parrilla. Además, el mítico coche naranja papaya es ahora menos naranja y menos azul, sustituyendo la zona inferior del alerón trasero con pintura negra, del mismo modo que el lateral del monocasco ha sido repintado, ensanchando la parte negra de la zona baja.
Por último, los de Woking han montado una nueva ala trasera que les otorga menor carga aerodinámica, todo enfocado a enfrentarse a un circuito con exigentes rectas y curvas lentas, aumentando la velocidad punta.

@albertFabrega

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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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