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Los caprichos del calendario de la Fórmula Uno han hecho que el Gran Premio de Brasil se haya convertido en los últimos años en lo que había sido el Gran Premio de Japón a finales de los noventa: el lugar donde se suele decidir quién gana el campeonato.
Así lo ha sido en los últimos años, a pesar de que al igual que en esta temporada, Interlagos no fue la última carrera del campeonato en los años 2005 y 2009, años en los que el campeón también sentenció el título en el complicado trazado de Sao Paulo.
El único que puede hacer que esta racha se extienda es Fernando Alonso, líder del mundial y campeón del mundo en el Gran Premio de Brasil en 2005. El español se convirtió en el campeón más joven de la historia en una temporada en la que superó la oposición del rápido pero poco fiable McLaren de Kimi Räikkönen.
Un año más tarde, Alonso repitió título en Brasil. En esta ocasión, el campeonato estaba mucho más apretado en una cerrada lucha entre el asturiano y Michael Schumacher. Un pinchazo del alemán hizo que tuviera que remontar para ser cuarto, pero Alonso, segundo en la carrera, se hizo con el campeonato.
En 2007, la tensión era máxima y se llegó a la última carrera con el debutante Lewis Hamilton al frente del campeonato. Con cuatro puntos sobre su compañero Alonso y siete sobre Räikkönen, pocos apostaban por el final que se produjo. El finlandés ganó la carrera por delante de su compañero Felipe Massa y se llevó su primer título.
Sin duda, la última carrera de 2008 fue uno de los momentos más emocionantes de la historia de la Fórmula Uno. Hamilton adelantó a Timo Glock en la última curva haciéndose con el campeonato por encima de Felipe Massa, que ganó la carrera y ya comenzaba a saborear el título. De paso, el inglés arrebató el récord de precocidad a Alonso.
Menos tensión se vivió en 2009 cuandoJenson Button se sobrepuso a su retrasado puesto en parrilla remontando hasta la cuarta posición. Esos cinco puntos le aseguraron el título antes de acudir a la última carrera en Adu Dabi.
A pesar de que las opciones de que Alonso se haga con el título en Brasil son complicadas, no se puede descartar nada ya que la historia reciente nos muestra cómo puede pasar de todo en un circuito como Interlagos.
A estas alturas del campeonato los equipos ya tienen la mayoría de sus recursos de desarrollo y fabricación a disposición de sus monoplazas del año que viene, por lo que las evoluciones técnicas fueron escasas enCorea, como lo serán en las dos últimas carreras. Los tres equipos que se juegan el campeonato han sido lógicamente los que más evoluciones han introducido, aunque la tremenda mejora en el agarre de la pista deYeongam según rodaban los coches y depositaban goma en el asfalto hace difícil evaluar el beneficio real de las mejoras porque cada vez que salían a pista el circuito era más rápido. Además, en esta fase del campeonato puede ser más beneficioso sacar el máximo rendimiento de un monoplaza logrando unos buenos reglajes, que arriesgar con nuevas soluciones.
FERRARI
Felipe Massa probó el viernes a rodar sin el F-duct para experimentar si merecía la pena el extra de apoyo aerodinámico en el sector 2, aunque enseguida se dieron cuenta de que era necesario el conducto-F para lograr mayor velocidad en las rectas.
Además de un nuevo splitter, Ferrari llevó a Corea un nuevo difusor, aunque no lo llegó a emplear en carrera. La nueva versión (dibujo principal) contaba en la sección central con los dos perfiles horizontales (1 y 2) más curvados para mejorar la extracción del aire que circula bajo el coche mejorando el apoyo, mientras que el nervio del canal lateral (3) era más largo para dirigir mejor el flujo de aire.
RED BULL
Red Bull es el equipo que más sigue desarrollando su RB6 en el intento de lograr el título. En Coreaestrenaban nuevos conductos de refrigeración de los frenos y un nuevo splitter, la segunda versión desde que se endurecieron los tests de flexibilidad. El nuevo splitter carecía del nervio vertical que une su borde delantero con el chasis, por lo que han debido de hacer cambios estructurales en la unión del splitter con el chasis.
Sobre los conductos de refrigeración de los frenos, Red Bull no ha aprovechado hasta ahora la posibilidad de colocar pequeñas aletas en la parte interior de las ruedas. Pero en Corea colocaron estos dispositivos aerodinámicos que proporcionan apoyo aerodinámico y dirigen el flujo de aire hacia donde les interese.
En las tres últimas carreras, el equipo ha probado tres conductos de freno diferentes. En Singapur contaba con una entrada de aire adicional (1) y una diminuta aleta (2), mientras que en Suzuka el conducto adicional desapareció, sustituyéndose por una entrada de aire más grande (3), eliminándose también la pequeña aleta que ha sido incluida otra vez en Corea (2), junto con nuevas aletas aerodinámicas (5) bajo el conducto de refrigeración (4).
Al parecer, también tenían pequeñas modificaciones en el fondo plano y el difusor, estudiando con la pinturaflow-viz si los datos reales se correspondían con los arrojados por el túnel de viento.
Por otro lado, la rotura del motor de Vettel, la primera del equipo este año, fue de las graves, ya que a juzgar por las chispas y los restos que salían bajo el coche, hubo una grave rotura en la parte baja del motor, saliendo disparadas bielas que traspasaron el cárter y el suelo del coche.
MCLAREN
McLaren introdujo en Corea dos novedades previstas para Japón, pero que por el accidente de Hamilton en los libres y la lluvia del sábado no pudieron emplear en carrera. Una era el nuevo F-ductque sopla sobre el plano principal del alerón en vez de sobre el flap. El otro cambio estaba en el alerón delantero, concretamente en las derivas laterales, que contaban con una nueva ranura vertical (flecha roja pequeña) y un flap gurney en la parte trasera (flecha grande) que lanzan al flujo de aire más eficazmente por fuera de las ruedas delanteras, reduciendo la resistencia aerodinámica (dentro del círculo está la anterior versión del alerón).
El viernes tuvieron un incidente con el motor de Button cuando probaban nuevos mapas de motor. El McLarenentró en boxes con los escapes extremadamente calientes, recalentando la carrocería, por lo que los mecánicos tuvieron que usar sus extintores. Esto sugiere que McLaren probaba mezclas pobres en gasolina (producen más calor) para reducir el consumo, o el retraso del encendido, que permite que los gases sigan soplando al difusor aunque el piloto no acelere.
TORO ROSSO
Ya sólo quedan dos carreras antes de que el F-duct sea prohibido, pero Toro Rosso aún no ha empleado en carrera el suyo. Cuenta con un diseño único, con la entrada de aire separada de la cubierta del motor (flecha roja), soplando sobre el plano principal del alerón. Lo probaron en los libres del viernes, pero no funcionó como esperaban.
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El sistema aprovecha la energía de cualquier movimientos del vehículo
Componentes del GFR
Este sistema está diseñado para transformar la variación de las fuerzas gravitatorias (Fuerzas G) tanto de los monoplazas de Fórmula 1, como de motos, automóviles y casi todo tipo vehículos de competición o transporte en energía eléctrica, mecánica o ambas simultáneamente. Puede utilizarse para proporcionar unos caballos extra al monoplaza durante unos instantes como hace el KERS, o en el caso de vehículos híbridos de calle, reducir su consumo de combustible.
También puede utilizarse en automóviles sin motor eléctrico, acumulando su energía mecánica en un volante de inercia y trasmitiéndola, por ejemplo, cuando el vehículo reanuda la marcha atrás, parar en un semáforo, rotonda o similar, uno de los momentos de mayor consumo.
Vídeo demostrativo - GFR
A diferencia del KERS, por hacer una comparación (ya que se trata de sistemas que funcionan de forma diferente), el GFR puede aprovechar energía de todos y cada uno de los movimientos del vehículo: aceleración, desaceleración, frenado, desfrenado, curvas, estabilización tras cada curva, variación de inclinación horizontal o vertical, estabilización tras cada variación de inclinación e incluso marcha atrás.
Cómo funciona
Para recoger la mayor parte de la energía de estos movimientos se utiliza la combinación de dos sistemas, uno secundario que se alimenta de los cambios de ángulo horizontales y verticales del GFR y, además, posiciona el sistema principal, el cual aprovecha la cantidad más importante de la fuerzas gravitatorias de una forma más eficiente que si lo hiciera sin la ayuda del sistema secundario.
Fig. 1 Sistema secundario y estructura exterior del GFR
El sistema secundario (Fig. 1) está compuesto por unos "amortiguadores regenerativos”" que sujetan la estructura del GFR al vehículo, los cuales son capaces de transformar en energía eléctrica parte de la fuerza que les es infringida por su uso. Estos amortiguadores mantendrán el sistema en su posición horizontal paralela con respecto al vehículo hasta que una variación en el ángulo de inclinación del GFR con respecto al mismo los haga reaccionar, estas variaciones pueden darse tanto por los cambios de desnivel o inclinación en el terreno como por la acción de las fuerzas G sobre el vehículo (Fig. 2) dejando cierta libertad de movimiento orbital al mismo, lo cual además de proporcionar energía eléctrica, prepara el sistema principal para que este obtenga un mejor rendimiento.
Fig. 2 Estimación de inclinación orbital de GFR por la acción del sistema secundario en Aceleración, Frenada, Curvas a Izquierdas y a Derechas. (Las flechas indican la dirección de las fuerzas G)
El sistema principal (Fig. 3) se encuentra dentro de la estructura que sujeta el GFR al vehículo y está compuesto por un sistema de lastres (que son las propias baterías de almacenamiento del sistema) distribuidos de forma que se muevan con cualquier variación de las fuerzas G a las que sean sometidos pero alteren lo menos posible el centro de gravedad del vehículo, unidos por unos brazos a una caja multiplicadora, la cual trasmite el movimiento rotatorio generado aumentado en revoluciones a un alternador que lo transforma en energía eléctrica o a otro sistema mecánico que pueda aprovechar esta rotación, como el mencionado volante de inercia.
Fig. 3 Sistema principal del GFR con la descripción de sus componentes básicos.
Al añadir una caja multiplicadora a este sistema se consiguen dos cosas muy interesantes:
- Ralentizar el movimiento de giro de los lastres alrededor del eje prolongando su tiempo de acción, haciendo más eficiente cada variación de las fuerzas G y suavizando además su funcionamiento para que repercuta lo menos posible en la estabilidad del vehículo.
- Modificar, como lo hacen muchos aerogeneradores, una rotación "lenta" de gran fuerza para alcanzar altas revoluciones que faciliten un más eficiente funcionamiento del alternador.
Problemas y soluciones
El peso, el espacio y la estabilidad, junto con el coste, son los tres principales inconvenientes que presenta la adición de este sistema a un monoplaza de Fórmula 1, un automóvil, una motocicleta u otro tipo de vehículo.
Si la energía generada no compensa la adición de peso extra al vehículo, no tiene sentido implantarlo, de no ser para favorecer el espectáculo en coches de competición.
Para solucionar este apartado se ha optado por utilizar como lastres el propio peso de las baterías de almacenamiento de la energía eléctrica producida por el sistema. Esto consigue además que se puedan instalar baterías más grandes, pesadas y menos sofisticadas que sean por lo tanto mucho más baratas. Para conducir la corriente eléctrica entre las mismas, el alternador y la salida se utilizan varios sistemas de escobillas y colectores. (Fig. 4)
Fig. 4 Conducción de la corriente eléctrica
El espacio es también un punto clave, sobre todo en los monoplazas de Fórmula 1, pero tampoco los automóviles de calle o las motos es que dispongan de demasiado.
Para solucionarlo se ha diseñado el GFR de forma que sus partes puedan ser ampliamente alteradas, no sólo en tamaño, sino en su forma, pudiendo fabricar sistemas más grandes y planos, más pequeños y altos, con el alternador integrado o exterior, con uno o varios brazos de sujeción, con colocación horizontal o vertical, etc.
La estabilidad es otro de los puntos a tener muy en cuenta. El conjunto de lastres del sistema principal precisa que sea descompensado para poder interactuar correctamente con las fuerzas G que le sean aplicadas y esto varía inevitablemente el centro de gravedad del vehículo. Un sistema cuyos lastres (tres o más) estarían repartidos de forma equidistante (Fig. 5) y no alteraría el centro de gravedad del vehículo con su rotación, pero apenas se movería al interactuar con las fuerzas G en cualquier dirección, pues sus pesos se compensan y estabilizan casi inmediatamente.
Fig. 5 Sistema con los lastres equidistantes (desestimado)
Si utilizamos un sólo lastre, su movimiento sería bastante constante, pero variaría demasiado el centro de gravedad en cada cambio de posición, al igual que lo haría (aunque en menos media) un sistema de dos lastres equidistantes y su movimiento se estabilizaría más rápido.
La solución consiste en un término medio, un sistema descompensado pero que altere lo menos posible la estabilidad del vehículo. Para esto se ha optado por el sistema de 6 lastres (Fig. 3) que es inestable en cualquier movimiento en dirección horizontal que se le aplique, pero que sin embargo cuenta con 6 puntos de apoyo bastante estables, modificando apenas el centro de gravedad del vehículo y consiguiendo más fuerza debido al peso que desplaza entre todos los lastres es mayor y por lo tanto más difícil frenar su inercia.
Costes de Fabricación
Para reducir los costes de fabricación y hacer posible implantar este sistema en vehículos de gama media y baja y no solo en los de alta gama o de competición, se ha diseñado con materiales y piezas muy comunes y fáciles de fabricar (Fig. 6) abaratando dentro de lo posible su fabricación, montaje y mantenimiento.
Fig. 6 Despiece de los componentes principales de uno de los diseños del GFR
Opciones
Las opciones que ofrece este sistema son muy variadas, entre ellas se encuentran:
- Sistema sin caja multiplicadora utilizando un alternador acoplado directamente, diseñado para funcionar a bajas revoluciones. La elección de uno u otro sistema depende de las condiciones a que se vea sometido, por ejemplo, en la Fórmula 1 (ver vídeo) si no se utiliza una caja multiplicadora su movimiento sería muy repentino y, como ya se ha comentado, podría desestabilizar el monoplaza. Además, se desaprovecharía buena parte de las ventajas del sistema al efectuarse el movimiento tan rápido que dejase casi sin acción el GFR hasta la siguiente variación en las fuerzas G.
Hay que tener también en cuenta que el propio alternador produce una resistencia a la rotación y con un diseño adecuado también podrían conseguirse buenas prestaciones sin necesidad de la caja multiplicadora.
Esta resistencia a la rotación que produce el propio alternador (Fig. 7) podría dificultar demasiado el que este comenzara a girar, sobre todo si se utiliza una caja multiplicadora, además de deteriorar prematuramente el sistema de engranajes de la misma, por lo cual se activará solo a partir de cierta velocidad como lo hacen muchos alternadores para evitar este problema o se utilizará otro tipo de alternador que genere menor resistencia, como algunos de imanes permanentes.
Fig. 7 Ubicación del alternador (imagen del vídeo demostrativo)
- Sistema de dirección única que permite el giro en una dirección y lo bloquea en la contraria.
Este sistema es muy interesante, pues ofrece varias ventajas y mejoras en algunos casos. Para conseguir esta configuración se utiliza un sistema de trinquete. Imaginemos una llave de carraca que la colocamos entre la caja multiplicadora y los lastres para hacernos una idea de su funcionamiento (ver vídeo).
Además. este sistema ofrece la posibilidad de que el motor del alternador gire en una sola dirección, la de aprovechar fuerzas G menos variables pero de más larga duración.
Si observamos en el vídeo el comportamiento del sistema, nos daremos cuenta de que los tres lastres que están más cercanos entre sí son los que se mueven hacia la dirección de la Fuerza gravitatoria aplicada, y una vez lo han alcanzado continúan girando por la inercia y luego cambian de dirección de giro para volver a la dirección de las fuerzas G aplicadas, así hasta que se estabiliza o cambian las características de las fuerzas G.
Si evitamos el primer cambio de dirección el sistema se quedará bloqueado en este punto, pero las fuerzas G seguirán actuado y esta configuración concreta de seis lastres está estudiada para facilitar que el sistema arranque fácilmente de nuevo en la misma dirección, dado que no es estable en ninguna posición horizontal el sistema hará lo más fácil, girar por donde le es posible.
Para mejorar aún más esta parte y alargar la vida de los componentes se incorporará un resorte torsional, similar al de un embrague, que permitirá que cuando el sistema llegue al punto de bloqueo comentado, éste pueda girar un poco en la dirección contraria acumulando esa energía que servirá para empujar después con más fuerza en la dirección permitida, sobre todo si las fuerzas G cambian de dirección durante el proceso.
Otra opción es añadir además otro sistema de trinquete que libere la transmisión al rotor del alternador si este gira más rápido que el sistema o este último cambia de dirección. De esta forma el rotor se comportaría de forma similar a un volante de inercia que seguiría girando hasta que lo frenase la propia resistencia del alternador y suavizaría el arranque en cada nuevo movimiento del sistema.
- Sistema para motocicletas.
Este sistema (Fig. 8) tiene la curiosa particularidad de poder ser colocado en vertical, con lo cual en un principio parecería que solo actuaría con fuerzas G delanteras y traseras y perdería sus ventajas en curvas. Sin embargo si observamos como trazan las curvas las motos de competición y carretera, comprobaremos que el sistema actuaría en estas sin problemas, más aún con la ayuda del sistema secundario. En otros tipos de motos se podría utilizar un sistema horizontal. Lógicamente estos sistemas deberán ser mucho más reducidos y de menores prestaciones.
(Fig. 8) Ejemplo de utilización en motos de competición y carretera
Cómo se hicieron las simulaciones del vídeo
SIMULACIÓN PARA FÓRMULA 1
Para esta simulación se tomaron los datos de las fuerzas G en pasos de 1 segundo con la referencia del medidor del vídeo, estos datos son:
- Ángulo de dirección real con una precisión aproximada de 5 a 10 grados de la fuerza G a la que está sometido el monoplaza en ese instante.
- Intensidad de la fuerza G en el mismo instante en esa dirección.
Estos datos se introdujeron posteriormente en el simulador de gravedad y dio el resultado visto en el vídeo, no es una animación, sino una simulación.
SIMULACIÓN PARA SUPERBIKES
Esta simulación se desarrollo con la misma técnica que la anterior, gracias también al medidor del video, pero se tuvo en cuenta además la inclinación del sistema en las curvas.
RESTO DE SIMULACIONES
Se realizaron igualmente con el simulador de gravedad teniendo en cuenta como en las otras simulaciones la resistencia que aplica la caja multiplicadora o la ausencia de ella.
Implantación del sistema
Para que este sistema pueda implantarse lo antes posible tanto en automóviles o motocicletas de calle, como de competición u otros vehículos. es necesaria la apuesta de los fabricantes por invertir en su completo desarrollo. Por otra parte la unión de este sistema junto con otros como el KERS puede ser una buena estrategia, pues ambos son compatibles, ya que recogen la energía de formas y ubicaciones distintas.
Una combinación entre varios de estos sistemas podría ser la clave para la fabricación en un futuro cercano de automóviles de mucho menor consumo.
Redacción TheF1.com- Diego Cano Zuriguel - Infomotor Network, SL
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