Mas tecnica en el Foro ?

La tecnologí­a al servicio de los monoplazas.

Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor Joselo » 11 Marzo 2014, 17:50

don juaco escribió:Curioso,por decir lo menos.El unico monoplaza con el morro asimetrico,tiene la salida de los gases asimetrica...queda para la biblioteca de las "dudas".

Así como la simetría bilateral es un factor importante en los componentes de los átomos y las células, también lo es en la mayoría de los elementos y en los seres vivos.

En la F1 por ejemplo, la simetría a lo largo y a lo ancho es un producto resultante de varios factores, como el aerodinámico, el suspensional, el motorístico, etc.

Si uno de estos factores está alterado de forma asimétrica, entonces el producto puede encontrarse imperfecto o incompleto.
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor Joselo » 11 Marzo 2014, 22:26

Por una cuestión de espacio-tiempo, la siguiente será la última entrega, ya que (además de lo que aclaré en un principio), he tenido que presentar-analizar los monoplazas de los equipos más importantes y también el que considero (a mi modo de ver) es el que aerodinámicamente hablando es el mejor… este monoplaza es el Williams FW36 :

El equipo ha venido teniendo una caída progresiva sobre todo en la última década, pasando casi “al olvido” sus mejores años en la categoría. Los sutiles cambios en el “staff” de técnicos que ha sufrido el team inglés no han surtido efecto en la traducción a los resultados. Algunos de sus últimos diseños incluso han ido por un camino alternativo, centrado en aplicaciones de soluciones que (más allá de ser algunas realmente buenas), no cambiaron el rumbo de decadencia… un ejemplo es el monoplazas del año anterior, con su novedosa parte trasera, de la cual, éste año han sido aplicadas algunas de dichas soluciones. Pero más allá de esto, el presente monoplaza que enfrentará esta temporada plagada de cambios reglamentarios limitativos (sobre todo motorísticos), los han hecho llegar a un punto de ser el equipo que con más anticipación ha trabajado su Departamento de Desarrollo.

El resultado es un monoplaza tan simple como efectivo, de aplicaciones tan prácticas como desarrolladas, con cada cm2 aprovechado al máximo como ningún otro monoplaza actual, con tan elaboradas aplicaciones que sería una injusticia que no llegara al éxito… si no lo hace, tal vez se deba pura y exclusivamente por no contar con ninguno de esos 3 o 4 conductores del más alto nivel actual y/o no contar con las sucesivas optimizaciones.

Veamos…


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La “probóscide” del FW36 no dice nada si no se la analiza a través de un plano corto como por ejemplo éste, en donde se observa la delicada canalización con una forma de seudo-tirabuzón (N° 1), concomitante con el arco que es soporte el alerón delantero, el cual está dividido en dos secciones (N° 3) convergentes. Sobre este soporte, existe un orificio canalizado (N° 2) que se dirije hacia atrás, zona que veremos ahora.


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La elaboración tan simplista como desarrollada de éste sector es sobresaliente. Los planos superiores del alerón delantero (flecha con el N° 1) son plenamente convergentes hacia la zona central, la encargada de dar estabilidad a todo el sector anterior del monoplaza. En su parte exterior, sobre el panel lateral de su extremo exterior, se encuentran deflectores enfilados (flecha con el N° 2) para trabajar conjuntamente con la turbulencia del neumático y (en lo posible) expulsarla fuera de la órbita del citado sector. Los deflectores montados en las masas no suspendidas delanteras (flecha con el N° 3) son muy armónicos y en tarea compartida con los montados en los extremos y al frente del alerón. Una sutil canalización y que cité en la imagen anterior, comprende una distribución de flujos de aire acelerado suplementarios que se distribuirán muy convenientemente sobre los elementos que están debajo del morro, como por ejemplo los dos deflectores (flecha con el N° 4), centrados lo máximo posible sobre la superficie delantera inferior del piso debajo del morro, donde en su nacimiento (bien debajo ya del habitáculo), contiene una boca de alimentación refrigerante y de función a la aerodinámica interna (flecha con el N° 5). Un prominente “labio” lateral (flecha con el N° 6), completa el tratamiento de la conducción de la vena fluida.


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El clásico deflector inferior lateral (flecha con la letra A) tiene una forma que copia la que recorre la parte inferior del pontón en su comienzo. La boca de la toma de aire, en su parte inferior (flecha con la letra B) recrea una forma cóncava con el objetivo de recoger más aire, ya que en el interior de dicha entrada hay dos canalizaciones suplementarias que más adelante veremos. La gran concavidad que cuenta el pontón en su parte de elevación (flecha con la letra C) es para mantener un efecto Coanda muy necesario a través de la vía que lo sucede y que también veremos luego. Finalmente, es de resaltar las conducciones sobre los laterales que se han realizado para la misma tarea (líneas rojas).


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Aquí se observa en toda la sección inferior del monoplaza (recuadro en amarillo), desde el nacimiento de la conducción de fluidos en su avance, pasando por el sector que acabamos de ver en la última foto y sobre todo, ese gran canal de efecto Coanda que recorre todo el pontón hasta su finalización en la parte trasera, dejando claramente establecida la elocuencia y la importancia que le han dado los aerodinamisistas a este singular tratamiento aerodinámico.


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Aquí se muestra (en flechas rojas con las letras A y B) dos conductos suplementarios para la refrigeración de componentes vitales.


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No se ha dejado nada al azar, como por ejemplo la singular solución aplicada a los soportes de los retrovisores (N° 1), con forma aerodinámicamente viable. La toma de aire superior, cuenta también con una inferior (N° 2).


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El sector posterior cuenta con tres zonas de aplicación conjunta, en lo suspensional (recuadro en amarillo), montando deflectores y canalizaciones en los anclajes a las masas no suspendidas traseras, sin faltar salidas de aire y deflectores sobre el piso de dicho sector. La deriva trunca (recuadro en rojo) es una solución aplicada en el monoplaza del año pasado y que ahora cumple una función más específica como un gigantesco generador de vórtice, manteniendo en lo posible la capa límite que surca hacia el conjunto del escape y plano alar que lo encierran (recuadro en verde) para generar agarre sobre la superficie inferior del alerón trasero.


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Así pues, venimos observando un desarrollo armonico en la parte superior del FW36, con un tratamiento de aceleración y conducción de flujos de aire desde el sector superior delantero (racuadro en amarillo), consecutivamente con entradas de aire que si bien ofrecen cierta resistecia al avance, los extremos de los pontones parecen seudo-alas aunque lógicamente truncas (recuadro en verde), y finalmente el mismo remate o deriva en el tratamiento superior de los pontones (recuadro en rojo), los cuales son tan abruptos como armónicos, habiendo logrado los diseñadores un equilibrio excelente con dichos tratamientos de superficies.


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El monoplaza ha utilizado indistintamente (la superior la más utilizada) dos tipos de aplicación sopladora de los pontones y demás conductos (recuadros en rojo), ya que adaptará ambas variantes a las demandas de las condiciones que se demanden durante el trasncurso de la temporada… hecha esta aclaración, pasamos entonces al sector en donde está la clave de este muy positivo diseño, que analizaré en las siguientes imágenes.


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El Williams FW36, además de no utilizar soporte central del alerón (evitando así cualquier tipo de obstáculo indeseado) cuenta con un sistema aplicado de soplido muy positivo (basado primordialmente dentro del triángulo verde), sonde se hacen patente dos vías principales (una superior y otra inferior), la superior de forma primaria lo hará sobre los planos carenados de la suspensión trasera (y demás deflectores del escape y las masas no suspendidas) y secundariamente sobre las aletas que se encuentran sobre el techo del difusor. La inferior lo hará primariamente sobre las aletas que se encuentran sobre el techo del difusor y secundariamente sobre los planos carenados de la suspensión trasera (y demás deflectores del escape y las masas no suspendidas), logrando un apoyo aerodinámico (y también mecánico) envidiable.


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Todo esto está detallado aquí, comenzando por los defelctores ubicados sobre las masas no suspendidas traseras (N° 1), el tratamiento alar de los brazos de suspensión superiores e inferiores (N° 2), nótese que no hizo falta hacer el mismo tratamiento sobre los semiejes (N° 3), pero sí sobre las barras anti-rolido (N° 4). Lo más sobresaliente en todo el diseño son esos dos planos alares (N° 6) que son curvados y regulables de acuerdo a la configuración aerodinámica (ya que a veces se los vio con menor o mayor curvatura) y que copian también (aunque de forma menos leve) la salida inferior de soplido de los pontones con el fin de lograr un óptimo apoyo y estabilidad todo tiempo. El techo del difusor (N° 7) está convenientemente aislado de ambos planos alares curvados, logrando así multiplicar tal efecto estabilizante. Sobre el lateral del difusor hay un mamparo (N° 4) con un tratamiento muy delicado, divergente él, en pos de aislar cualquier perturbación que pueda causar las turbulencias desprendidas por los neumáticos y seguidamente, el mismo alerón trasero en su parte inferior (N° 5) refuerza hermanadamente con aquel su función a través de un tratamiento de borde acerrado.


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Dicho alerón trasero cuenta a su vez y sobre sus estructuras verticales con un reborde aislado frontal romo (flecha con la letra A), para permitir que exista allí la formación de una amplia canalización (flecha con la letra B), seguido de otras suplementarias estratégicamente ubicadas (flecha con la letra C), En su parte superior, las clásicas branquias (flecha con la letra D) y finalmente con un remate posterior del mamparo (flecha con la letra C) con una radical forma divergente, en pos de alejar cualquier remolino o trubulencia de la órbita de éste.


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Finalmente una imagen que impresiona… nótese que la rueda delantera derecha del FW36 no se llega a despegar del piso aunque la trasera izquierda se encuentra aplicando su máximo esfuerzo al momento del máximo torque o par motor, aunque resulte alarmante el momento (por lo positivo lo digo), el despeje del extremo del alerón delantero (flecha con la letra A), siendo que a su vez el otro exteremo del alerón delantero (flecha con la letra B) flexiona en perfecta posición de estabilidad, no dejando de resaltar que el despeje trasero al piso (flecha con la letra C) es marcado (efecto que todos buscan y que sólo éste monoplaza y el Mercedes Benz han logrado mejor que los demás) permitiendo que la estabilidad y el agarre en este Williams FW36 sean muy buenos, transformándolo (en mí opinión) en el mejor monoplaza (aerodinámicamente hablando).

Este es el final de estos análisis y espero que les haya gustado Imagen .


Fuente de imágenes del presente topic : F1.com. / Sutton / AutoSprint / Caranddriver.com / TotalF1.com / Autosport.com

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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor don juaco » 12 Marzo 2014, 01:06

Muchas gracias por el analisis,don Joselo,para mi aprueba con "sobresaliente".
Saludos.
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor jdvp » 12 Marzo 2014, 01:17

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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor f-10 » 28 Marzo 2014, 20:20

me sumo a las felicitaciones y las gracias por los articulos Joselo :D

estos que me gustaria que vierais,pero no se ponerlos de otra forma paraque se vieran los graficos y fotos,de cardandriver me parecen la mar de interesantes

Medidor de flujo de combustible: Qué es y cómo funciona
Daniel Ricciardo fue descalificado en Australia por superar el flujo máximo de combustible de 100 kg/h
Como diría el director de la Escuela Hogwarts de Magia y Hechicería, Albus Dumbledore: "a la vista de los sucesos recientemente acaecidos" en la F1, se hace obligatorio que tratemos de dar algunas explicaciones sobre qué es y cómo funciona el sistema de medición del consumo instantáneo de los bólidos 2014. Esto parece más necesario cuando, de resultas de un inconveniente en este sistema, el concursante que cruzó en segunda posición la meta del pasado GP de Australia, fue descalificado perdiendo así sus puntos para el Campeonato de Pilotos y de Constructores.
Por J.M Díaz| 27 Mar 2014 - 11:40

- Medidor de flujo de combustible
© Gill Sensors - Medidor de flujo de combustible

En esta F1 que mira al futuro, queramos o no, se tiene que enfocar obligatoriamente, el camino de la reducción del consumo de combustible. En un mundo donde el gasto de combustibles fósiles aumenta sin parar, y donde la contaminación y la sostenibilidad son palabras recurrentes en cada informativo o columna periodística, hay que buscar soluciones para invertir esta tendencia. Esto no es nada nuevo, lo vivimos ya hace años cuando tras la inclusión de unas nuevas reglas que imponían una reducción en la capacidad de los depósitos de los monoplazas, los equipos llegaron incluso a congelar la gasolina para que, disminuyendo el volumen, entrasen algunos kilos de más en esos receptáculos.

No es que la reducción del gasto en combustible o la reducción en contaminación que se provoque de estas medidas tomadas en la F1 tenga un peso significativo en valores absolutos, pero hay que reconocer que los esfuerzos que organismos y marcas están haciendo en este sentido encontrarán un camino de difusión y de vía de aceptación, por parte del público generalista, muy importante si la llamada categoría máxima llega a alcanzar valores de competitividad y velocidad similares, o incluso mayores, que en la época del dispendio a ultranza.

Los grandes fabricantes dirigen todos sus esfuerzos a diseñar sus coches buscando la eficiencia en el consumo para poder reducirlo en todas sus gamas. La apuesta por la tecnología híbrida es el mejor ejemplo, dejando de ser meros prototipos a una auténtica realidad. Es el futuro y la F1 no puede estar al margen de eso.

Así las cosas, la FIA entró de lleno en este asunto y decidió que los F1 fueran más ecológicos y para ello introdujo, por normativa, más potencia en los sistemas de recuperación de energía y, sobre todo, la reducción del consumo de combustible de dos maneras: limitando a 100 kg la gasolina que deben de usar por carrera y el caudal máximo que puede llegar al motor (100 kg/h). El primer factor de ahorro es fácil de controlar, con medir la gasolina que queda en el depósito tienen suficiente para saberlo pero conocer con exactitud el caudal es más complejo.

Una vez que concluida la carrera las críticas han arreciado contra el órgano rector. El límite de 100 Kg de combustible fue asumido por los equipos y no tiene sentido criticarlo, aunque no se comparta la necesidad de limitar el consumo puntual del motor a 100 kg/h, ni a ninguna otra cantidad. Queda claro que si alimentas al motor con un caudal alto durante un periodo demasiado largo te quedarás sin combustible al final. Parece que es así de simple pero, definitivamente, no lo es.

Tras este largo preámbulo, llega la pregunta que posiblemente se hagan muchos aficionados: ¿qué es un medidor de flujo o caudal?

Un caudalímetro es un instrumento para la medición del caudal o el volumen de un fluido (líquido o gas) que pasa a través de un tubo. Es un aparato muy común, todos tenéis al menos cuatro o cinco en casa. El más conocido es el famoso contador del agua o del gas aunque también los encontramos en muchos electrodomésticos. En los lavavajillas hay uno y tiene como función controlar la cantidad justa de agua que tiene que entrar en la zona de lavado en cada momento para que los platos queden bien limpios. Estos dispositivos suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido.

Existen muchos tipos dependiendo del mecanismo que se encarga de la medición. Los más simples son los visuales y los usados en los contadores de agua que tienen dentro un pequeño molino. Los más sofisticados usan métodos electrónicos, magnéticos, diferenciales de presión. La FIA decidió utilizar los medidores de flujo ultrasónicos por su precisión, por no alterar el tránsito del flujo con su medición y por la capacidad de resistencia en condiciones de trabajo extremo que pueden encontrar en un F1. Como sabemos, los F1 generan elevadas fuerzas G, altas temperaturas, fuertes vibraciones, etc. Vamos a conocer estos ingenios un poco más a fondo.



¿CÓMO FUNCIONA?

El funcionamiento es muy "sencillo". El dispositivo tiene forma de tubo al que le han colocado una entrada y una salida para que pueda circular la gasolina. En su interior hay colocados dos transductores que funcionan a la vez como transmisores y receptores ultrasónicos, es decir, pueden emitir y captar los pulsos de ultrasonidos.

Posiblemente sea la primera vez que hayamos oído la palabra transductor. Sin embargo, el artilugio es más habitual de lo que parece y sirven para transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada en otra diferente de salida. Con un ejemplo lo comprenderéis mejor. Un micrófono es un transductor electroacústico que convierte la energía acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje). Así, nuestro medidor de flujo convierte los ultrasonidos en electricidad y viceversa.

¿Cómo hacen la medición? Bien, primero uno de los dos transductores manda una señal de ultrasonido al interior del tubo que rebota en la pared interna y es recibida por el otro. Esta señal de ultrasonidos es transformada en una señal eléctrica que es enviada a un módulo de control. Una vez que ha recibido la señal, el segundo hace la misma operación. Envía una señal al primero que actúa de la misma forma. Por tanto los medidores de flujo lo que hacen es transmitir y recibir alternativamente ráfagas de frecuencia de ultrasonidos cuando la gasolina está circulando.

¿Cómo se consigue saber a qué velocidad circula? Se consigue calculando la diferencia de tiempo que emplea el pulso en llegar a cada destino. Igual que le sucede a una barca cuando baja el río empujada por la corriente, la señal de ultrasonidos aumenta su velocidad cuando viaja en la misma dirección del flujo del fluido y es más lenta cuando lo hace contra del flujo. Esa diferencia de tiempo es la que determina a qué velocidad circula la gasolina.

Os pondré el caso más simple que se puede dar. Imaginemos que no circula líquido por el medidor. Al estar en reposo el flujo, las dos señales tardarían el mismo tiempo en llegar a su destino. A medida que aumentemos la velocidad del flujo, mayor será la diferencia de tiempo entre las dos señales.

El medidor de flujo de combustible utilizado en la F1 utiliza una tecnología muy probada y puede detectar tasa de flujo de combustible hasta 8 litros por minuto. Su función es más compleja ya que no sólo es capaz de controlar las variaciones de velocidad del flujo sino también su dirección, la temperatura del combustible y el consumo acumulado.

Las ventajas de este sistema son muchas. Al no tener partes móviles en la trayectoria de flujo, como los medidores de turbina, se evita la posibilidad de que se origine un taponamiento. La medición se desarrolla independiente del tipo de flujo y/o sus parámetros, pero hay un dato que le hace ser insuperable, la precisión llega hasta 0.05% del rango del flujo medido, significativamente mejor que otros medidores, haciendo que sea el más usado tanto por las empresas distribuidoras de agua y sobre todo en la industria. La FIA ha sido menos exigente en este aspecto, marcando los límites en un +/- 0.5% algo normal conociendo el estrés que sufren estos aparatos montados en un F1.

Como veremos, la necesidad de utilizar estos aparatos es importante. La creencia general es que se utiliza sólo para medir el caudal pero tiene múltiples funciones. La FIA no puso ninguna limitación a la hora de fijar el volumen de los depósitos a los equipos. Cada cual lo podía hacer tan grande como quisiera, eso sí, la diferencia entre el combustible que hay en el coche desde que se pone el semáforo en verde hasta que cruce la bandera a cuadros tiene que ser como máximo de 100 kilos y la única manera de conocer ese consumo es con el caudalímetro, gracias a su capacidad de medir el consumo acumulado. Para evitar la posible picaresca de algún listo que pueda alterar el aparato y por tanto las medidas, el ordenador del coche muestrea el caudal de gasolina en cada instante y lo compara con las revoluciones del motor y el retorno de combustible no inyectado al depósito (la bomba inyectora siempre genera más caudal que el que reciben los inyectores), evitando así posibles ilegalidades.

Sobre el límite de 100 kg/h, podían existir dudas sobre la necesidad de dicha limitación. Con esta medida la FIA evitaba que los equipos diseñaran motores que fueran muy potentes cuando alcanzaran el máximo régimen de giro como la vigente ahora de 15.000 rpm. Estos motores serían muy eficaces en calificación cuando hay gasolina de sobra para gastar pero estarían capados en carrera debido a la limitación en el consumo, salvo en las contadas ocasiones que se vieran presionados por la competencia y dispondrían de esos picos de potencia para poder defenderse.

Como es normal, todos los motoristas han diseñado sus unidades de tal forma que dan su máxima potencia en torno a las 10.500 rpm, nivel de revoluciones que coincide cuando se suministra al motor el caudal tope de 100 Kg/h. Ojo, no es una medida fija, cada fabricante ha marcado su filosofía y sólo ellos la saben. Quiere decir esto que puede suceder que Mercedes alcance dicho tope de potencia a 11.000 rpm y Ferrari lo haga a 10.700 rpm.

Como hemos visto, los sensores de caudal de la FIA son utilizados para obtener datos de todos estos parámetros para ser utilizados como medida de control por parte de la federación. Este dato hay que tenerlo muy en cuenta ya que los equipos no pueden usar estas mediciones para gestionar sus motores y tienen que utilizar sistemas propios para medir el caudal de combustible, de ahí la diferencia de criterios con Red Bull en Australia.

El equipo energético, con la ayuda de Renault configuraron para dicha carrera un mapa motor para su RB10 que no coincidía con las mediciones tomadas por la FIA. Al sobrepasar dicho caudal podían tener la capacidad de correr con más potencia que la de sus rivales. La FIA les avisó desde los libres del viernes pero no hicieron caso. No fueron los únicos, McLaren también fue advertidos y realizaron las modificaciones oportunas pero ellos no dieron su brazo a torcer. En este caso no habría que achacar la culpa al medidor de Ricciardo ya que el coche de Vettel también mostraba los mismos síntomas.

El caudalímetro del coche de Ricciardo fue cambiado para la segunda sesión libre del viernes pero la nueva unidad funcionaba peor pues, en esta sonda, ni Red Bull ni la FIA podían leer los valores. Visto lo visto, el delegado técnico de la FIA sugirió que se volviera a la sonda anterior y que se aplicara un factor corrector para corregir el error de lectura que esta tenía. Como existen otras tres formas de saber el consumo instantáneo, se trataba de hacer cuadrar las distintas medidas y así unificar las lecturas salvando el inconveniente de la sonda díscola.

Red Bull decidió hacer caso sus propios sistemas de lectura y no hizo caso a la sonda de la casa Gill fabricada bajo las especificaciones de la FIA. En añadidura, este organismo fue muy explicito en la escritura de la reglamentación según la cual, ella y sólo ella, sería el único órgano de control autorizado para estos casos. Durante la carrera, el técnico federal adscrito a la función de control comprobó que el consumo instantáneo era demasiado elevado en el coche de Ricciardo informando al equipo que debían reducir el caudal. El equipo eligió no hacer caso a estas indicaciones entrando, de hecho, en una infracción a la directiva técnica 016-14. En este punto la descalificación era prácticamente inevitable.

Lo que si queda muy claro es que la FIA es la única autoridad competente para medir dicho caudal de manera oficial. Es lógico que así sea y a sus comisarios no le tembló la mano a la hora de cumplirla. Veremos cuál será el resultado de la apelación pero no creo que cambie en nada la situación, pero eso será otra historia.

Esperamos que toda la secuencia les haya quedado más clara ahora, al menos era nuestra intención al producir este artículo.

http://www.caranddriverthef1.com/formul ... o-funciona
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor f-10 » 28 Marzo 2014, 20:24

Control eléctrico de frenada (Brake by Wire): Qué es y cómo funciona
La estabilidad en frenada ha influenciado a los pilotos en la primera carrera del año
El inicio de temporada ha sido muy intenso para todos los equipos. Afinar todo lo introducido en los monoplazas este año necesita de muchas horas de duro esfuerzo y no siempre es fácil. Uno de los elementos que más he influenciado las prestaciones en carrera ha sido la estabilidad en frenada.
Por J.M. Díaz 24 Mar 2014 - 16:34

- Frenos F1
© Sutton - Frenos F1

Lo hemos podido comprobar en el GP de Australia. Las pasadas de frenadas fueron constantes y todos, en mayor o menor medida, dirigían su dedo acusador al mismo punto, el nuevo sistema de frenada. Queremos que conozcáis a fondo este elemento que tiene una importancia vital, tanto para las prestaciones de un buen F1 como para la integridad del piloto que lo utilice, el control electrónico de frenada, también conocido como brake-by-wire.

La tecnología de Brake-by-wire se refiere al conjunto de sensores electrónicos y actuadores que reemplazan a los componentes mecánicos e hidráulicos de los sistemas de frenado tradicionales para llevar a cabo la función de frenado en un vehículo. Brake-by-wire es una combinación de sistemas de control electrónicos junto con un conjunto de actuadores electromecánicos y una interfaz hombre-máquina que en este caso es el pedal de freno.

Algunas tecnologías de este tipo ya se han instalado en los vehículos comerciales aunque la tecnología Brake-by-wire está todavía en desarrollo en los grandes fabricantes de automóviles en todo el mundo. Con todo, aún no ha sido ampliamente comercializada. La causa principal es la seguridad, otra es el elevado precio de sus componentes pero, sobre todo, porque no se tiene aún un control absoluto del sistema y generalizarlo sería arriesgado. Mercedes-Benz y Toyota ya utilizan este sistema en los coches de su gama más alta.

Un antecesor de este sistema, pero aplicado a las tareas de control del acelerador y del trabajo del diferencial, fue utilizado en la década de los 90 por el equipo McLaren en su MP4/7A en respuesta a las suspensiones activas implementadas por el rival Williams.





NOCIONES BÁSICAS


Para sabe como funciona es necesario recordar cómo funciona el ERS, o mejor dicho, la parte del sistema que no ha variado desde hace años, el KERS. Como sabéis, en 2014 los F1 contarán con una combinación de dos sistemas para reutilizar la energía que se ha producido para impulsar los monoplazas. Por un lado tenemos un sistema para conseguir energía procedente de la combustión gracias a la velocidad con la que circula los gases de escape, el ERS-H y por otro lado el sistema más convencional, formado por un motor/generador eléctricos para la recuperación de energía cinética de frenado que pasará a denominarse ERS-K (el KERS actual pero con la K al final) que es donde actúa el sistema de frenado brake by wire.




El ERS-K básicamente consiste en un generador-motor eléctrico (llamado MGU-K) que se conecta automáticamente a un punto del cigüeñal durante el tiempo que estamos accionando los frenos. Solo un matiz, en la actualidad todos los fabricantes que suministran unidades de potencia a los equipos de F1 ubican el MGU-K junto al motor al resultar el conjunto un paquete más compacto. Muy importante es que este generador-motor es realmente una sola pieza y que, dependiendo de lo queramos hacer, funciona como un generador de electricidad o, si le administramos electricidad, hace las funciones de motor.




El ERS-K, en fase de frenada, actúa de la siguiente forma:

Cuando el piloto pisa el pedal de freno, el motor MGU-K funciona como un generador. En ese instante se conecta al cigüeñal que está girando. Esta unión hace girar también al eje del generador que produce energía eléctrica que será enviada a unas baterías que se integran en el sistema donde se acumula para su posterior utilización.

Parece complicado pero no lo es. Imaginen las dinamos que se instalaban en las bicicletas para obtener luz. La dinamo sería el MGU-K y el cigüeñal la rueda.

Al actuar, el motor-generador produce una reducción de la velocidad del coche muy parecida a la que podemos percibir cuando conducimos nuestros propios coches, el llamado freno motor. Los vehículos pesados aprovechan algo parecido con la instalación del freno eléctrico. Este generador se desconecta automáticamente al dejar de accionar los frenos, por lo que no supone una pérdida de potencia en el motor al acelerar. 



Por tanto, tenemos un sistema que de por sí es capaz de frenar el coche y ayuda a los frenos convencionales pero el nivel de frenado puede depender de muchos factores. En condiciones normales actuarán los dos a la vez en mayor o menor medida aunque puede suceder que, en determinadas condiciones, el motor-generador no actúe. Veámos un caso extremo. Imaginemos un circuito muy revirado como puede ser Mónaco o Hungaroring donde no hay demasiadas zonas donde descargar la energía del ERS y sí muchas donde se puede cargar debido a las números frenadas que se dan en estos circuitos.

Si la batería está llena, no tiene sentido activar el ERS-K para recoger más energía ya que sólo se podría acumular. En ese caso, la ECU no activaría el sistema en algunas curvas, el freno motor desaparecería y el piloto podría tener problemas al encontrarse que el coche, en ese punto, tendría menos poder de frenada al no actuar la resistencia adicional que provoca el generador. Otro caso extremo sería una avería del sistema ERS. En ese caso, el piloto tendrá que frenar muchos metros antes de cada frenada y no acumularía energía con lo que el abandono se presentaría como una opción a tener en cuenta.


Hasta 2014 no era necesario actuar en este sentido pero las cosas han cambiado. Debido a que el ERS es mucho más potente en los nuevos coches en comparación con el KERS usado en los coches de 2013. La cantidad de energía que se es capaz de recuperar cuando el coche está frenando es del doble, 161bhp de energía en comparación con 80bhp de los KERS. Con el aumento de la potencia del ERS, este efecto de freno motor también aumenta exponencialmente.

Por tanto, es esencial que los ingenieros tengan que instalar un sistema que pueda compensar el efecto de estas variaciones para poder así alcanzar el equilibrio de los frenos y la estabilidad en la frenada. Esto permite tener una conducción aceptable para el piloto y no desestabiliza el coche con un cambio repentino de equilibrio. Recuerden que para que un piloto pueda ir al límite y sus tiempos por vuelta sean los más bajos posibles, no solo se requiere de la velocidad punta que alcanzan. En la F1 moderna esa capacidad de ir rápido se debe en gran medida a la capacidad de frenado estable.



¿QUÉ ES EL CONTROL ELECTRÓNICO DE FRENADA? 


Este sistema de frenado que los F1 montan en el eje trasero (brake by wire) es algo totalmente nuevo, y ha sido adoptado para sacar mayor rendimiento a los sistemas de recuperación de energía, que absorben la energía cinética de las ruedas traseras y generan en ellas un efecto de frenado que puede variar mucho dependiendo de la energía que estén recuperando.

Con el brake by wire, la electrónica mide cuánto está pisando el piloto el pedal de freno, y con la información de la cantidad de energía recuperada, o lo que es lo mismo, la fuerza de frenado que el motor-generador está realizando en el eje trasero, la ECU determina en cada instante cuánta presión debe ejercer sobre los frenos traseros para que el piloto tenga siempre un reparto de frenada delante-detrás igual, que no se vea afectada por lo que los sistemas de recuperación hagan. Por tanto el sistema cataliza el proceso, frenando el coche de una manera coherente, al mismo tiempo que garantiza la cosecha máxima de energía para las ERS. 





¿CÓMO FUNCIONA?


El sistema en si es complejo e intervienen muchos elementos que deben de estar perfectamente equilibrados y sobre todo, bien testados.


La arquitectura general de un sistema de frenado electromecánico se compone principalmente de cinco tipos de elementos:

Los procesadores que incluyen una unidad de control electrónico y otros procesadores locales ECU
Memoria
Sensores
Actuadores
Red de comunicación.

Usando como cerebro de toda esta operación la ECU.



Ejemplo de sistema para las cuatro ruedas

En cada pinza de los frenos traseros hay un sensor que es utilizado por el sistema como entrada de referencia. En el motor-generador del ERS-K (conocido como MGU-K) hay otro sensor que proporciona la información para controlar la transmisión y envía los datos a un módulo de control de potencia, la ECU. Este módulo controla tres entradas de datos, por un lado la procedente de las pinzas, la que viene del MGU-K y por último la procedente del pedal del freno cuando lo activa el piloto.

La ECU analiza toda la información y manda de nuevo la orden a las pinzas para que los actuadores incidan sobre el frenado, aumentando la velocidad y presión de las pinzas sobre el disco. Por lo tanto, dos sensores situados en los frenos son dedicados a medir la potencia de frenada. Debido a la naturaleza crítica en materia de seguridad de esta aplicación, un simple fallo en uno de estos sensoriales tendría un efecto negativo en el conjunto vehículo y podría poner en riesgo la integridad del monoplaza y no sólo.


Por seguridad, los F1 tienen dos sistemas de frenos independientes, delantero y trasero, por si falla uno que el otro pueda frenar el coche. No obstante, las distancias son las restringidas y si el coche no se detiene con el freno delantero se convierte en impredecible.

Cuando el sistema funcione a la perfección el piloto no notará nada, proporcionando una frenada consistente y estable, de lo contrario, tendrá que reducir su ritmo al carecer de la confianza suficiente para forzar al máximo. Hasta el año pasado, los equipos calculaban cuanta energía había que recuperar en una vuelta y hacían los cálculos para que la tasa de recuperación de energía fuera siempre la misma en cada frenada, pero ahora todo es más complicado.


Algunos podrán argumentar que la asistencia electrónica para la frenada es un sistema electrónico de ayuda a la conducción y así es. Sin él, sería difícil mantener un sistema de frenada que permitiera a los pilotos conducir con seguridad y va en contra de lo que estipula la normativa que dice que dice que el conductor debe conducir "sólo y sin ayuda". Esta es una de las muchas incongruencias que tiene la reglamentación técnica que, por una parte impide el uso del control de tracción o el ABS, entre otros sistemas y, por otra parte, confía la eficacia y la seguridad de la frenada a un cerebro electrónico.

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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor Joselo » 28 Marzo 2014, 21:15

f-10 escribió:me sumo a las felicitaciones y las gracias por los articulos Joselo :D

estos que me gustaria que vierais,pero no se ponerlos de otra forma paraque se vieran los graficos y fotos,de cardandriver me parecen la mar de interesantes

"Medidor de flujo de combustible: Qué es y cómo funciona"

"Control eléctrico de frenada (Brake by Wire): Qué es y cómo funciona"

Primero gracias f-10 (y también jdvp y don juaco) :wink: ...

Has hecho bien en colocar esas explicaciones sobre el funcionamiento de esos dos elementos (de los cuales ya hablamos aunque sea parcialmente en otros topic del foro) para que los compañeros del foro las puedan leer.
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor f-10 » 01 Abril 2014, 16:45

Articulo tecnico del G.P. de Malasya 2014


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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor f-10 » 01 Abril 2014, 17:25

Toni Cucarella explica tema de consumo de los F-1 2014

http://www.antena3.com/formula-1/mundia ... 00021.html
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor Jim Prideaux » 02 Abril 2014, 13:01

Video (en ingles) en el que el ingeniero Enrique Scalabroni explica el funcionamiento del difusor del Williams Fw-36 con sus novedosos planos alares.





un saludo
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor Joselo » 02 Abril 2014, 16:58

Concuerdo totalmente con don Enrique :wink: .
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor don juaco » 03 Abril 2014, 05:00

ya lo dijo usted...y Don Enrique...un monoplaza muy interesante aerodinamicamente hablando.
Saludos.
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor f-10 » 03 Abril 2014, 19:40

DRS y motores V6, ¿Cómo afectan los cambios normativos a los monoplazas?

Esta temporada de 2014, ha habido muchos cambios normativos desde un punto de vista técnico; ya lo sabemos sobradamente. Ello ha conllevado una serie de cambios estructurales y geométricos en los coches, pero también en la planta motriz. Esto ha supuesto también cambios de prestaciones. Vamos a ver 2 de esos cambios: la nueva normativa respecto el DRS y los efectos del cambio de motor.
Por Enrique Scalabroni y Timoteo Briet (@tecnicaf1) 3 Abr 2014 - 18:30

Para entrar un poco en materia, conviene leerse un artículo que ya publicamos acerca del funcionamiento del DRS

El principio de funcionamiento del DRS se basa en que se reduce la resistencia aerodinámica del alerón trasero en cierto momento, para de esta forma, poder aumentar la velocidad punta del coche con el fin de adelantar al coche que le precede.

Para ello, se mueve el flap superior del alerón trasero, con el fin de exponer menos cantidad de superficie frontalmente al aire, y hacer que fluya el aire más fácilmente, reduciéndose la resistencia. La separación, por Normativa, era de 5 cm:

Si hacemos el flap superior móvil muy grande, a pesar de moverse esos 5 cm, queda exponiendo mucha superficie y produciendo mucha drag. Por tanto el primer objetivo es hacerlo cuanto más pequeño mejor, sin perder efectividad:

El cambio de normativa en 2014, aumenta esta separación a 6.5 cm, con lo que es posible hacer el flap superior más grande, y de esta forma, reducir la resistencia mucho más:

De esta forma, como se aprecia en la foto, podemos llegar a que el flap superior, ¡se encuentre totalmente plano incluso!

Otras temporadas, Red Bull tenía ventaja, por cuanto al "sobrarle" down force, podía permitirse el lujo de tener poco ángulo de flap superior sin activar el DRS. Al activarlo, la reducción de drag era mucho más apreciable que en el resto de coches.

La temporada pasada de 2013, el aumento de velocidad con DRS era aproximadamente de unos 9 km/h; esta temporada, será bastante más. De hecho, ¡Ferrari ha alcanzado prácticamente 25 km/h más de velocidad en 2014! Los coches en general, tienen más velocidad, pero el tiempo por vuelta se ha reducido, ya que hay menos carga aerodinámica, y esto se nota en curva.

Lo que vamos a hacer ahora, es cuantificar este incremento de separación, y a lo que equivale en términos de aumento de velocidad punta; para ello, utilizaremos la simulación CFD. Realizamos una sóla simulación, incorporando 3 sistemas de alerones traseros:

Alerón sin activación del DRS.
Alerón activando DRS – 2013.
Alerón activando DRS – 2014.

De esta forma, calculamos el drag en cada alerón, para después calcular la potencia de más que tendremos en nuestro motor para así alcanzar mayor velocidad punta.

El diseño CAD de estos 3 alerones, lo han realizado los chicos del EQUIPO SAE DE LA UNIVERSIDAD DE NEBRIJA (MADRID); en particular gracias a Raúl Martínez:

Esta es la vista frontal que tienen los 3 diseños; podemos ver el aumento del gap o abertura entre las piezas del alerón:

Este es un truco que se utiliza bastante en simulación CFD, siempre y cuanto el hardware o PC lo permita; estamos realizando esta simulación en un PC de 16 núcleos y 48 Gigas de RAM. Aún así tarda en finalizar y obtener resultados, unas 28 horas continuamente trabajando…. El truco consta del diseño conjunto de las 3 piezas, para de esta forma, asegurarse las mismas condiciones de simulación en todas las piezas a estudiar.

Los resultados obtenidos son los siguientes:

DRS activado 2013: 3 % menos drag que sin DRS activado.
DRS activado 2014: 6 % menos drag que sin DRS activado.

Por otro lado, podemos representar algunos campos de valores para ver el efecto sobre el flujo de aire que tiene cada diseño y su reparto sobre cada diseño:

Una vez obtenidos valores numéricos de resistencia aerodinámica, podemos ver su efecto sobre la velocidad punta del coche. Recordemos de nuevo que justo éste, era el objetivo del funcionamiento del DRS.

Para no poner ningún desarrollo matemático y suponiendo ciertas simplificaciones admisibles, podemos suponer que si varía la resistencia aerodinámica en cierta proporción, la velocidad también varía en la misma proporción. De esta forma, obtenemos que las velocidades máximas para cada uno de los 3 modelos son:

Suponiendo que la velocidad máxima de un F1 es de unos 310 km (haciendo una media de todas las velocidades máximas en todos los circuitos de la temporada), obtenemos que la velocidad máxima con DRS en 2013 es de unos 9 km/h más, mientras que en 2014 es de 17 km/h. El cambio brutal ha sido esta temporada, pues prácticamente el aumento de velocidad de 2013 a 2014 ha sido el doble ¡Gran avance sí señor, con un pequeño aumento de abertura o gap!

La mejoría es evidente esta temporada y ello "debería" permitir más adelantamientos o quizás facilitarlos.

Otro de los asuntos muy importantes o cambios esta temporada de 2014, ha sido el motor. Se han cambiado muchas cosas al respecto y ello, repercute en la dinámica del coche sobre la pista, así como en el tiempo por vuelta. Vamos a intentar cuantificar estos cambios.

Hemos reproducido el Circuito de Bahréin en un simulador que hemos confeccionado a tal efecto con Excel (parece mentira pero con Excel se pueden hacer muchas cosas).

Dicho simulador nos permite conocer en función de las relaciones de cambio, los neumáticos, el diferencial, la aerodinámica, los pesos, el reparto de pesos, etc…. El tiempo que va a hacer el coche en Bahréin.

Bahréin no se distingue especialmente por un excesivo consumo; veamos los siguientes diagramas:

Los kilos por hora son aproximadamente unos 81 kg/h. Los kilos totales de combustible, en la era del V8 eran:

A raíz de la gráfica, esta temporada no acabarían.

El modelo que hemos usado para la simulación de los neumáticos, para aquellos lectores más técnicos, es el Modelo de Pacejka reducido, cuyos factores son:

El motor turbo aproximadamente proporciona unos 600 CV de potencia. Mercedes, según lo visto y lo que se habla por el paddock, está ya más cerca de 700 CV. El sistema ERS proporciona unos 160 CV extras durante 35.5 segundos. Vemos esta diferencia de potencia entre motores Renault y Mercedes en qué traduce en el circuito de Bahréin:

Trabajamos sobre la siguiente curva de potencia del motor turbo (caballos de potencia):

Veamos el tiempo con un motor Renault. Las diferencias, como veremos a continuación, serán las que sean, pero dependerá de cada circuito: habrá circuitos con más diferencia de tiempos por vuelta y otros con menos.

El tiempo con todas estas restricciones es de 1 minuto y 37.4 segundos.

Veamos lo mismo pero con motor Mercedes; la curva de potencia será en este caso:



El tiempo pasa ahora a ser de 1 minuto y 36.8 segundos.

La diferencia es apreciable. Tener en cuenta que seguro habrá circuitos en donde podrán haber más de 1 segundo y medio de diferencia o quizás hasta 2 segundos. Ya lo iremos viendo a lo largo de la temporada. En Bahréin, es de 0.6 segundos.

Como podréis comprender, conocer los parámetros de los neumáticos esta temporada, así como las curvas del motor Renault y el de Mercedes, es harto difícil y complicado. Es por esto que hemos hecho aproximaciones para poder así obtener datos fiables. Los resultados obtenidos son bastante exactos y a lo largo de la temporada podremos jugar con ellos para ver diferencias de tiempo entre ambas marcas.

Veamos por último, la importancia de la aerodinámica.

Vamos a calcular los tiempos por vuelta, en función de la carga aerodinámica. Para ello, supondremos que la resistencia está multiplicada por un factor; si este factor es "1", significa que la resistencia es igual que la carga. Si es 2, significa que la carga es el doble que el drag. De esta forma calculamos los tiempos para diferentes valores de dicho factor; será muy curioso ver al final de temporada, estos valores de tiempos por vuelta en función de la carga o down force:

Cuanta más rápido varíe el tiempo, más importancia tendrá una buena cantidad de down force.

Iremos viendo estos factores de potencia del motor y valores aerodinámicos a lo largo de la temporada en cada circuito.



SOBRE LOS AUTORES

Enrique Scalabroni (Alta Gracia, Córdoba, Argentina, 1949) es un reputado técnico que inició su dilatada trayectoria en 1974, cuando diseñaba monoplazas con motor bicilíndrico de motocicletas en su país natal. Durante varios años trabajó en prototipos Avante de Fórmula 3 que cosecharon éxitos como el campeonato que venció Eliseo Salazar antes de 'mudarse' a Europa. También Scalabroni tomaría el mismo camino, pero antes trabajó con los equipos oficiales de Renault y Ford en F3, adonde fue ingeniero de pista y, en el caso de la marca del óvalo, también desarrolló coches del TC2000.

En 1982 decidió marcharse a Europa, adonde ha vivido sus años dorados. Desde 1982 y hasta mediados de 1985 trabajó para Dallara Automobili, para la que desarrolló, entre otros coches, el primer F3 construido en materiales compuestos. Desde allí dio un gran salto en su trayectoria profesional, para recalar en el equipo Williams de Fórmula 1. A las órdenes de Patrick Head, diseñó coches desde su planteamiento y trabajó con detalle en suspensiones, carrocerías y chasis, con actividad en túnel de viento y diseño de la primera caja de cambios transversal del equipo. Esta época, que fue excelente para Williams con dos títulos mundiales consecutivos en 1986 y 1987.

Ferrari fue la siguiente casa de Scalabroni. Allí fue diseñador jefe de los proyectos 641/1 y 641/2, con el que Alain Prost fue subcampeón del mundo en 1990, y luego dirigió el departamento técnico de Ferrari en Guilford cuando John Barnard abandonó la Scuderia. Aquella estructura era muy onerosa y los resultados tampoco acompañaron, por lo que Scalabroni recaló en el equipo Lotus como director técnico de cara la temporada 1992. Sin embargo, un nuevo reto llegó a la mesa del técnico argentino: trabajar con Tim Wright en el equipo Peugeot Sport, donde fue ingeniero de desarrollo del 905 y responsable también del 906.



Con la retirada de Peugeot, Scalabroni trabajó en una multitud de proyectos, desde modelos de calle de la marca De Tomaso hasta el Coloni CN1 de la Fórmula Nissan con la que Fernando Alonso ganó el campeonato de 1999. Más tarde trabajó como ingeniero consultor en Williams Proyectos Especiales, centrado en la última evolución del Laguna del BTCC. Su retorno a la Fórmula 1 se fraguó con Asiatech, compañía de la que fue director técnico en el desarrollo de los motores que montaron Minardi y Arrows.

De nuevo fuera de la Fórmula 1, fue fundador, director general y presidente de BCN Competición, un equipo que participó durante dos años en Fórmula 3000, otro más en la Fórmula 3 española y cuatro temporadas más en GP2, antes de vender la estructura a los portugueses de Ocean en 2008. Desde entonces trabaja como consultor freelance, con trabajos en equipos de FIA GT y diseños incluso de helicópteros ligeros.

[Timoteo Briet]

Timoteo Briet (Castellón, España, 1966) es Licenciado en Matemáticas y Doctorando en Ingeniería Industrial por la Universidad de Nebrija. Ha trabajado en GP2 y F3 y participado en innumerables proyectos de diseño y optimización de coches (Fórmulas monoplazas para circuito, coches de Rallys, Deportivos, Coches turismo), de igual forma ha participado en optimización de motos de competición (125 cc de Aprilia – 2009), también en el diseño de autocares de largo recorrido y bajo consumo con Tata Motors. Pertenece a un grupo de investigación sobre aero-post-rig, Lap Time y Ecuaciones de Navier Stokes. Ha sido Profesor en Másters de Ingeniería de Competición en España, Sudamérica y (Le Mans) Fancia, y actualmente es Coordinador del "MÁSTER EN INGENIERÍA DE VEHÍCULOS DE COMPETICIÓN" en la Universidad de NEBRIJA en Madrid.

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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor f-10 » 08 Abril 2014, 16:32

Articulo tecnico G.P. Bahrein 2014

http://www.youtube.com/watch?v=gqsYFLBJFZ8

Saludos
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Re: Mas tecnica en el Foro ?

Mensajepor f-10 » 10 Abril 2014, 19:22

Analisis técnico: ¿Cómo funciona el turbo de Mercedes?

Al descubierto uno de los secretos de la tiranía del equipo Mercedes

Todos los amantes de la F1 esperábamos como agua de mayo la llegada de la temporada 2014. El dominio aplastante ejercido por Red Bull en los últimos años empezaba a aburrir a los aficionados que mayoritariamente pedían un poco de aire fresco. Los cambios introducidos en la normativa técnica nos llevaron a pensar que la igualdad volvería a la competición pero la realidad está resultando bien distinta y el dominio demostrado por las Flechas de Plata es más abrumador que el protagonizado por el equipo austriaco en el reciente pasado.
Por J.M. Díaz Olmo 10 Abr 2014 - 10:52

¿Qué está pasando con Mercedes este año? Tres carreras, tres poles, tres victorias, mejor casi imposible. Como sucediera en el caso de Red Bull, todos nos preguntamos qué tiene ahora de especial el W05 para ser tan dominador, en definitiva, cuál es su secreto. Como siempre sucede, no es posible hacer un coche ganador con un solo elemento. Todos apuntan a la unidad de potencia como el estandarte de su poderío pero no es lo único. Otros equipos también lo utilizan y no son capaces de conseguir las mismas prestaciones aunque sí les permiten estar normalmente por delante de los rivales que montan unidades de la competencia. Por tanto, queda claro que el corazón diseñado por los alemanes tiene algo especial que el resto no tiene. Llevamos dos semanas rumiando la noticia desde que se publicó una imagen de muy mala calidad donde parecía intuirse que Mercedes habían divido el turbo en dos partes, compresor por un lado, turbina por otro. Al final, esta posibilidad parece haberse confirmado.

El nuevo diseño técnico ha sido revelado por el especialista de Sky F1 Mark Hughes. Según Hughes, los ingenieros de Mercedes han sido capaces de dar con una mejora en su W05 que, al menos por ahora, les va a dar el dominio en el campeonato. Los rivales de Mercedes, al fin y al cabo, tienen las manos atadas para introducir cambios similares en los motores bajo la nueva normativa de congelamiento en el desarrollo de los motores.

Para los que estáis al día en todo lo referente a la mecánica del automóvil os resultará fácil comprender lo comentado anteriormente pero nos gustaría que los no iniciados, seguramente la inmensa mayoría, puedan asimilar también los concepto y agradecerán poder conocer, de forma general, el funcionamiento del motor turbocompresor para así entenderlo más fácilmente. Sólo un apunte, para no crear confusión en la comparativa, mantendremos constante la cantidad dada de combustible que tenemos para generar la combustión indistintamente del motor que se mencione.

¿Cómo funciona un turbo?

Un motor turboalimentado es un propulsor muy potente que tiene que agradecérselo a la cantidad de aire forzado que entra en la cámara de combustión. Todos sabemos que para producirse la combustión hace falta gasolina y oxígeno procedente del aire. Sin este segundo elemento sería imposible la combustión/detonación. En condiciones normales, un motor atmosférico convencional aspira aire para la combustión según la presión reinante en el ambiente. Es decir, el llenado de los cilindros depende de la presión atmosférica existente en ese momento en la pista o en la carretera donde se encuentre.

El inconveniente de este sistema es que en zonas de gran altitud, la presión del aire es menor que a nivel del mar (1 atmósfera). Un ejemplo claro de este problema se producía en el trazado de Interlagos, en Sao Paulo, donde se disputa el GP de Brasil desde hace algunos años. La ciudad está situada a 760 metros por encima del nivel del mar y la presión cae hasta las 0.85 atm debido precisamente a esa altura. Esto generaba una reducción de potencia en los antiguos motores debido a que el aire en el ambiente es menos denso, contiene menos oxígeno, y la presión atmosférica es menor lo que produce un llenado inferior en los cilindros, lo que, conjuntamente, hace que se genere una explosión del combustible más pobre.

Como sabemos, este factor es muy importante pero tiene fácil solución. ¿Qué pasaría si, manteniendo la cantidad de combustible del motor atmosférico aumentamos el volumen de aire que entra en la cámara de combustión? Se generaría una explosión más potente. ¿Por qué? El proceso es complejo y algo tedioso pero solo tenéis que pensar qué ocurre cuando soplamos a unas brasas que se están apagando, se aviva el fuego gracias al aporte extra de oxígeno que se le suministra a la brasa. A más aire, más oxígeno, más llama, más potente la combustión. Igual sucede en un motor.

Llegados a este punto ¿Qué intenta conseguir la turbocompresión? El objetivo es introducir en la cámara de combustión una cantidad de oxigeno más grande para crear una explosión más fuerte que genere una mayor fuerza de giro en el cigüeñal. Por tanto, más aire equivale a más potencia. Realmente esta afirmación no es del todo cierta, existen límites. Llegados a un punto, por mucho aire que queramos añadir a la mezcla no obtendremos más potencia ya que habrá oxígeno de sobra para el combustible utilizado empobreciendo la mezcla carburada. A grandes rasgos, este es el factor que hace tan potentes a los motores turbo. Ahora viene el siguiente paso.



¿Cómo lo hace?

Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que usa dos turbinas para conseguir la compresión del aire. Veamos su funcionamiento.

El sistema utiliza parte de la energía de los gases de escape, que normalmente se perdería, para hacer girar a una primera turbina. Los gases procedentes de la combustión salen a gran velocidad por el tubo de escape, se encuentran con las paletas de la turbina y la hacen girar. Este movimiento de giro se transmite mediante un eje a una segunda turbina que hace la función de compresor, absorbiendo el aire del exterior y comprimiéndolo para inyectarlo en las cámaras de combustión. Por tanto, no existe ningún acoplamiento mecánico al motor, con lo que no tiene una pérdida de energía por arrastre.



Normalmente, turbina y compresor están situados una al lado del otro haciendo del calor el gran enemigo del turbocompresor. Esta será la clave del diseño de Mercedes como veremos luego. El flujo de los gases de escape alcanza temperaturas muy altas, próximas a los 800ºC. Ese intenso calor se irradia en todas direcciones. Como el compresor se sitúa normalmente a su lado, dicho calor hace que el aire aspirado por el compresor se caliente, se haga menos denso y pierda eficacia la combustión. Para solucionar este problema se utiliza el intercooler que contrarresta en gran medida este efecto al enfriar el aire comprimido por el turbocompresor.

Una vez repasados todos estos conceptos, se entenderá sin excesivos problemas el nuevo diseño. Según Mark Hughes, lo que ha hecho Mercedes es separar ambas turbinas mediante un eje más largo. En los coches de este equipo, la turbina de escape está en la parte posterior del motor V6, mientras la que comprime el aire está en la parte delantera.

El cambio tiene dos ventajas, la primera es que el motor ya no necesita un intercooler tan grande. Al alejar el compresor de los gases de escape se reduce considerablemente la temperatura que alcanza el aire comprimido ya que solo le afectará el calor irradiado por el motor. Un propulsor alcanza temperaturas relativamente altas pero nunca tanto como los gases de escapes. Al estar el aire más frío, la necesidad de refrigeración es menor. Reducir la superficie de los radiadores mejora considerablemente la aerodinámica del monoplaza y sus flujos internos.

Otro de los beneficios que produce el diseño ‘turbo trick' de Mercedes es reducir el retraso de respuesta del turbo, mejorando el rendimiento del mismo en los puntos más críticos, en especial cuando se produce el turbo lag. ¿Qué significa esto? Como dijimos anteriormente, la primera turbina gira gracias a los gases de escape. Cuando se pisa el acelerador, del motor salen mucha cantidad de gases pero ¿qué sucede cuando se levanta el pie? El motor no genera los gases suficientes para hacerlo girar rápido y, por tanto, no se creará una compresión significativa. En el momento de acelerar, la turbina gira lenta y no alcanzará régimen de giro hasta que no venza la inercia. Esto provoca un retraso en la compresión del aire y, por tanto, en la aparición de la potencia extra. A esto se le llama Turbo Lag.

Así pues, el retraso de respuesta del turbo es el tiempo que transcurre desde que se pisa el acelerador hasta que empieza a ser efectivo el aumento de presión en la alimentación. En la F1 actual, el encargado de solventar ese problema es el MGU-H pero hay que tomar energía de las baterías para que se active. Esto mejora la eficiencia del coche, pues utiliza energía reservada en las baterías para conseguir ganancia en el rendimiento, con la ventaja añadida de no estar limitada su utilización a los 30 segundos por vuelta y, sobre todo, provocando un menor consumo de combustible.

Otro factor positivo de este diseño es la eliminación de volúmenes alrededor del motor. Dividir el turbo ha permitido mover hacia delante la caja de cambios, lo que, en teoría, se traduce en un mejor reparto de pesos en el vehículo alrededor del centro de gravedad y, por ende, en una mejora de la maniobrabilidad del coche. Como cualquier diseño que se precie, este también tiene sus inconvenientes. Uno de ellos es el peso. Usar un eje largo necesariamente hace aumentar el peso total del motor. También aumenta la dificultad de hacerlo funcionar a la perfección. Todo diseño eficaz e innovador nos puede parece evidente pero, realmente, es muy complejo de ajustar.

La gran beneficiada de este ingenio ha sido, en primer grado, la casa matriz. Mercedes AMG llevaría desarrollando este sistema desde hace tiempo, colaborando estrechamente los departamentos de aerodinámica y motor permitiéndoles acoplar a la perfección todos los elementos. Si comparamos el rendimiento del W05 con los rivales que utilizan la misma unidad de potencia vemos que las diferencias son muy grandes. Todos los equipos clientes sabían de esa colocación pero lo hicieron cuando firmaron el contrato. Esto quiere decir que todos llevan casi dos años de retraso en comparación con la matriz. Todos, tarde o temprano adaptarán sus diseños pero el equipo de fábrica tuvo tres años para concebir el coche alrededor de esa característica.

Resulta curioso echar la vista atrás y recordar las imágenes de la presentación en sociedad del motor V6 de Mercedes. Vemos como, en todas ellas, los alemanes ocultaron esta información y mostraron a la competencia un diseño convencional.

Como vemos, las ventajas del diseño son importantes pero no es posible hacer un coche ganador con un solo elemento. El trabajo de Mercedes ha sido excepcional en los últimos años y dicho esfuerzo se está viendo recompensado en la pista. ¿Cuánto tiempo necesitarán sus rivales para alcanzarlos? No podemos saberlo. Lo que sí está claro es que, si no llegan muy pronto las mejoras, cuando llegue el parón veraniego el mundial será cosa de sus dos pilotos oficiales. Como siempre, dejará alegrías e insatisfacciones por igual, pero eso será otra historia.

Recreación 3D de la unidad de potencia híbrida de Mercedes


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