Entiende la F1 | Parte 2

El Control de Carrera

¿Quién es el responsable de sancionar a los pilotos que incumplen las normas?, ¿o de mandar que salga el coche de seguridad?, ¿o de parar la carrera si las condiciones son peligrosas? En la Fórmula 1 tiene que haber alguien responsable de tomar decisiones e imponer sanciones a quien se lo merezca. Este organismo es el Control de Carrera.

Durante los Grandes Premios, el control de carrera actúa realmente como el corazón de la Fórmula 1, es la responsable de monitorizar y supervisar las prácticas, la clasificación y la carrera.

Las instalaciones varían dependiendo del circuito, pero todas deberán cumplir varios requisitos importantes que permitan al Director de Carrera de la FIA y a su personal mantener la seguridad en la pista y tomar las decisiones adecuadas.

En la sala de control decenas de pantallas proporcionan imágenes de cada parte del circuito mediante un sistema de Circuito de Televisión Cerrada (CCTV). Esto permite descubrir cualquier problema rápidamente con el fin de tomar la decisión correcta.

Los datos de tiempos también llegan al control de carrera de la misma manera que llega a los equipos. Pero además, el Director de Carrera tendrá acceso a otros datos como por ejemplo la velocidad en pit lane, permitiéndole controlar todos los aspectos de las sesiones.

Por supuesto se mantienen comunicados mediante contacto telefónico y radiofónico con los comisarios, coche de seguridad, coche médico y centro médico, así que en caso de problemas el Director de Carrera se encuentra rodeado de profesionales. Una de las tareas del control de carrera es decidir cuando debe salir a la pista el coche de seguridad y cuando debe regresar al garaje.

Una labor vital del control de carrera es la de vigilar que los pilotos cumplan las reglas y no rompan el código deportivo. La sanción más común es la de “drive-through”, que es pasar por el carril de boxes sin poder realizar parada alguna.

Para cuestiones más importantes, como puede ser un accidente, los incidentes son investigados cuando concluye la carrera, dando así la posibilidad de que el equipo defienda la conducta del piloto. En caso de incidentes más serios o si las condiciones de la pista se hacen peligrosas (Por ejemplo debido a una fuerte lluvia) el Director de Carrera debe ser el responsable de decidir si se suspende la carrera.

El KERS

En las retransmisiones por televisión de las carreras de Fórmula 1 cuando aparece una imagen de cámara on-board, es muy habitual ver que el piloto acciona el botón del sistema KERS y un gráfico sobreimpresionado en la pantalla nos muestra cómo se descarga en cuestión de segundos. Esto es muy normal durante una maniobra de adelantamiento o defensiva y en la salida de la carrera, para imprimir un impulso extra al coche.

Pero realmente ¿sabemos cómo funciona el KERS y de qué manera se almacena y devuelve la energía?

El KERS se introdujo en la Fórmula 1 en la temporada 2009, para promover la investigación y desarrollo de tecnologías favorables al medio ambiente y que de su uso en competición se pudieran extraer enseñanzas que luego se pudiesen aplicar en los coches de calle. En la Fórmula 1 hasta la fecha se han venido utilizando dos sistemas KERS, uno que utiliza un motor eléctrico y baterías para su funcionamiento y otro que usa un volante de inercia como método para almacenar la energía. Vamos a describirlos paso a paso.

El primer sistema, básicamente, consiste en un motor eléctrico que durante el tiempo que estamos accionando los frenos se conecta automáticamente a cualquier punto del tren motriz (puede estar en el eje trasero, junto a la caja de cambios o junto al motor). Mientras frenamos, el giro del tren motriz hace girar a su vez este motor/alternador, que suministra energía eléctrica a unas baterías que se integran en el sistema. Este motor se desconecta automáticamente al dejar de accionar los frenos, por lo que no supone una pérdida de potencia en el motor al acelerar. Cuando accionamos el botón del KERS, las baterías suministran al motor eléctrico la energía que acumularon, y ese motor, conectado al tren motriz, añade potencia extra en ese preciso instante.

El sistema del volante de inercia, consiste en una serie de engranajes adicionales situados en el tren motriz (pueden estar en el eje trasero o bien antes o después de la caja de cambios del coche) que conectan el tren motriz a un pequeño volante de inercia. Al accionar los frenos se conectan, y el giro del tren motriz acelera el volante de inercia hasta unas 60,000-80,000 revoluciones por minuto. Una vez que dejamos de frenar, se desconectan los engranajes y el volante queda girando libre. Cuando apretamos el botón del KERS, los engranajes se conectan y la inercia del volante impulsa al tren motriz, dando potencia extra.

Ambos sistemas KERS de Fórmula 1 proporcionan unos 80 CV adicionales durante un tiempo por vuelta de hasta 6.67 segundos, limitado por el reglamento. Los pilotos pueden usarlo a su voluntad para adelantar a otro coche, defender la posición, en la salida o en cualquier otra circunstancia, pero sabiendo que han de ser muy cuidadosos en gestionar su uso ya que si lo agotan demasiado rápido y el coche que les precede aún conserva un poco, podrá adelantarles en la siguiente recta. Se estima que con el sistema KERS un coche puede ganar entre 0.1 a 0.4 segundos por vuelta.

Estos sistemas KERS están comenzando a ser utilizados cada vez más por los coches híbridos de calle, lo cual es un ejemplo de que la competición es una herramienta muy útil para el desarrollo del automóvil en todos sus ámbitos.

Adquisición de datos en la Fórmula 1

Cómo ya hemos hablado varias veces, la Fórmula 1 es mucho más que unos cuantos monoplazas dando vueltas a un circuito. Es la más alta categoría del automovilismo y por eso se sitúa a la vanguardia de la tecnología. Todos los detalles son cuidados al máximo y merecen la máxima atención. Los equipos trabajan en multitud de áreas como la aerodinámica, la electrónica, la tracción, las suspensiones, los materiales, etc. Trabajan muy duro para conseguir ser competitivos, mejorar constantemente y ser los mejores para finalmente ganar.

Un equipo se pasa varios meses para diseñar su monoplaza, hacen cálculos teóricos, modelos matemáticos, diseños CAD, estudios de dinámica de fluidos, pruebas en el túnel de viento, etc. Tanto los ensayos en el túnel de viento cómo los estudios de dinámica de fluidos sirven para comprobar los modelos matemáticos y evaluar la eficiencia del coche. A pesar de la tecnología de la que disponemos hoy en día, no es posible simular la realidad con total exactitud. Por esta razón aun se siguen haciendo ensayos en pista, es decir, hacer comprobaciones empíricamente.

Para poder evaluar los resultados de un ensayo, los equipos deben recoger información. Esta información puede ser de muchos tipos: revoluciones por minuto (rpm) del motor, temperaturas, presiones, velocidades, etc. y generalmente procede de sensores. Posteriormente se procesa y estudia para ver si se avanza en la dirección correcta y si los resultados son los esperados. Por esta razón es muy importante disponer de la máxima cantidad de información, y se consigue de manera proporcional con los kilómetros recorridos.

En este artículo vamos a hablar sobre la información que recogen los equipos, que tipos hay, cómo la recogen, para qué sirve, que hacen para analizarla y cómo trabajan en general.

Breve pincelada a los inicios
Un sistema de adquisición de datos está formado esencialmente por dos bloques básicos: el primero es el formado por los sensores (son los que obtienen la información) y el segundo es el formado por el sistema que memoriza los datos. Este tipo de sistema apareció en la Fórmula 1 alrededor del año 1960. Más adelante se incorporó otro bloque que permitía transmitir datos directamente del monoplaza al box, la telemetría, pero esto ya fue unos 20 años mas tarde.

Dichos sistemas aparecen por la necesidad de los ingenieros de conocer el estado de la maquina una vez esta en pleno funcionamiento. Éste paso hace que los ingenieros obtengan una retroalimentación del coche. Se establece comunicación. Evidentemente esta es la clave para ir siempre mejorando y podríamos decir que se establece un circuito de lazo cerrado.

¿Qué datos nos interesan?

A los ingenieros puede interesarles tener controlados muchos parámetros, por ejemplo: presión y temperatura de los neumáticos, revoluciones por minuto del motor, temperatura del aceite del motor, presión del combustible, temperatura de los escapes del motor, distribución de presiones en el difusor, velocidad, temperatura de las baterías del KERS, aceleraciones longitudinales y laterales, etc.

Algunas de estas mediciones pueden ser muy útiles en carrera, ya que avisan de un mal funcionamiento y se puede realizar algún ajuste si es necesario. Pero en general contribuyen en el desarrollo del monoplaza confirmando o refutando los modelos matemáticos creados en las fases de diseño.



¿Y con qué frecuencia nos interesa obtener los datos? La velocidad de muestreo (Hz) es una característica muy importante de nuestro sistema de adquisición de datos. Nos determina cada cuanto podemos tomar una medida. No es mejor un sistema que vaya muy rápido que otro más lento, esto dependerá de cómo varíe el parámetro medido.

En pretemporada es muy importante recoger datos
Más que nunca en pretemporada los equipos recogen toda la información posible y la van almacenando para procesarla a posteriori y sacar conclusiones. Los entrenamientos son pocos y se deben aprovechar al máximo.

Es importante recoger muchos datos de un mismo tipo de prueba para tener homogeneidad y fiabilidad en la información obtenida. Por otra parte, también es muy importante que se hagan distintos tipos de pruebas, es decir, hacer tandas con poca carga de gasolina, con mucha gasolina, con alta carga aerodinámica, probar el alerón móvil, probar KERS y también probándolo todo junto, etc. Esto es fundamental para comprender el funcionamiento del coche y cómo se comporta en las distintas situaciones: combinando la carga de gasolina, la carga aerodinámica y también el desgaste de los neumáticos.

En general los equipos tienden a forzar mucho la máquina de tal forma que lleven todas sus partes al límite. Ésta es la forma que tienen de poder estimar la vida para las piezas y si es el caso mejorar su fiabilidad (reducir la probabilidad de fallo).



Método de trabajo

Una de las claves del éxito en los tests es ir "paso a paso". Antes de empezar a probar evoluciones y elementos nuevos se debe comprobar que todos los sistemas funcionen correctamente y que no hay problemas de ningún tipo. Una vez hechas las comprobaciones básicas ya se puede empezar a trabajar con el coche en serio. Evidentemente no de cualquier manera sino con un elaborado plan de pruebas. En general se dedica mucho tiempo a tener un coche fiable, estable y a conocer su comportamiento. Este año está siendo aun más una carrera a contrarreloj para aprender cómo funcionan los nuevos sistemas: KERS y alerón trasero móvil, antes de la primera carrera en Melbourne.

El paso final es evolucionar el monoplaza aerodinámicamente para conseguir sacar lo mejor del conjunto que ahora ya es fiable y debería terminar las carreras.

Análisis de datos

La cantidad de datos recogida es tan grande que se hace imposible procesarla al mismo tiempo al que se obtiene. Los equipos suelen procesar datos por la noche y mucho más a fondo una vez se terminan las pruebas y vuelven a sus sedes.

Para el procesado se utiliza software especializado que permite entender y sacar información de dónde a priori parece que no hay nada. Se utiliza mucho el formato gráfico para poder interpretar los distintos parámetros.



La cantidad de información que se obtiene en un día de tests es increíble, por lo que una de las labores más importantes es quedarse sólo con la información que nos interesa. Para que os hagáis una idea, en un día entero de tests un equipo puede recoger lo equivalente a una pila de hojas DIN-A4 de 2,5 kilómetros de alto.

Con éste artículo lo que pretendíamos era enseñaros cómo de importante la parte de adquisición de datos en la Fórmula 1 y que tuvierais una visión general del tema. Los equipos invierten mucho dinero y tiempo en este aspecto porqué es muy importante para el desarrollo del coche.

Motor

El motor de un Formula 1 es la mecánica que más trabaja en el coche a gran potencia
Cada equipo posee diferentes distribuidores de motor. Por ejemplo, Ferrari tiene motores Ferrari, un Red Bull tiene motor Renault.

Actualmente, un motor de Formula Uno tiene una cilindrada de 2400 cc y una arquitectura V8 de 90 grados. Cada motor tiene un peso aproximado de 95 kg.
Como bien se sabe, cada “x” tiempo se cambian los motores, por ejemplo, antes habían motores V12 y ahora tenemos de V8.

La reglamentación es igual para todos los equipos que tienen que cumplir los requisitos siguientes:
- Cilindrada: 2400 cc
- Arquitectura: V8 90º
- Peso: 95 Kg

Cada temporada tiene unas tantas carreras, en las que los pilotos tratan de conservar los motores. Cada piloto posee 8 motores a principio de temporada, que le tienen que durar hasta finalizar el campeonato, si se tuviera que utilizar un noveno motor se implanta una penalización de diez posiciones para la carrera.

Cada motor tiene una vida útil que puede durar de 3 a 4 grandes premios. Muchos equipos los apuran hasta el final con tal de aprovecharlos al máximo, pero se corre el riesgo de poder romper el motor. Depende del piloto, el motor le puede durar mas tiempo o menos

Gasolina

Todos los pilotos están obligados a regresar a los pits rodando y entregar a la FIA un litro de gasolina para examinarlo al final de la calificación. Sin embargo, para no violar esta regla algunos pilotos apagaban el auto en una zona de la pista alegando un fallo. A partir de esta temporada, si esto sucede la FIA restará el combustible que el monoplaza debió haber consumido en su regreso a los fosos a ese litro que se debe entregar; si se viola la regla, el piloto será enviado al fondo de la parrilla de salida.

El Difusor

Los difusores, no solo están presentes en la Formula 1, si no en todas las categorias de carreras de coches, en las que la aerodinámica es medianamente importante. Incluso algunos turismos convencionales, llevan difusores bien trabajados. Como definición de difusor, podríamos decir que es una parte del fondo del coche, situada generalmente en la parte trasera, que incrementa la altitud del fondo con respecto al suelo de forma gradual. En el caso de los monoplazas de Formula 1, el difusor va situado debajo del alerón trasero.

Existen difusores de muchos tipos, formas, inclinaciones... La mayoría, tienen unas determinadas medidas y formas, para ajustarse a la normativa de la categoria a la que pertenecen. Sin embargo, existe una forma del difusor "ideal". Las funciones principales de un difusor son

El difusor extrae aire del fondo del coche

Avisaros, que en este punto, utilizaré una serie de palabras técnicas. Los monoplazas de Formula 1, tienen como objetivo principal pegarse lo más posible al suelo, utilizando la carga aerodinámica. La carga aerodinámica, se genera cuando en un perfil, el flujo de aire que va por debajo de él es de baja presión. Entonces, la presión normal que hay encima del perfil, empuja al monoplaza hacia abajo. La manera de conseguir una baja presión, es hacer que el aire fluya más rápido en una zona, que en otra. Una vez llegados a este concepto, nos preguntamos: ¿cómo hago para que el aire vaya más rápido en una zona, y en la otra siga igual?. Una de las soluciones, es con un difusor. A medida que el aire avanza a través del difusor, este, tiene cada vez un mayor volumen, que es necesario ocupar. Entonces, el aire del fondo del coche, se acelera, para ocupar ese espacio libre.

El difusor adecua el flujo de aire del fondo del coche, al flujo de aire normal

Como hemos visto en el anterior punto, el difusor consigue que por la parte baja del coche halla una presión más baja que la del ambiente. Al terminar el fondo plano, si esta baja presión saliese a la presión ambiente sin ser "tratada", produciría numerosas turbulencias, lo que aumentaría la resistencia al avance del coche. Entonces es cuando entra en juego el difusor. El difusor, va aumentando suavemente la presión del aire, para que se incorpore al flujo de aire normal lo más parecido a él posible.

El difusor, una de las piezas más importantes de un coche de Formula 1 actual, ya que genera mucha carga aerodinámica, en relación al resto del coche.

Sistema de Puntuación

1º: 25 puntos
2º: 18 puntos
3º: 15 puntos
4º: 12 puntos
5º: 10 puntos
6º: 8 puntos
7º: 6 puntos
8º: 4 puntos
9°: 2 puntos
10:º 1 punto

Circuitos

La mayoría de los circuitos de carreras donde se celebran los Grandes Premios son circuitos permanentes, aunque también se utilizan circuitos urbanos, como el de Mónaco, Valencia y Singapur. Se exige que las instalaciones cumplan requisitos de seguridad y comodidad, como salidas de escape amplias, superficie de pista lisa y ancha, y espacio para más de 50.000 personas. La longitud del trazado está limitada a entre 3 y 7 kilómetros. En los últimos años la Fórmula 1 ha contado con los circuitos diseñados por el arquitecto Hermann Tilke, tales como el de Sepang (Malasia), el de Shakir (Bahréin), Estambul (Turquía), Shanghai (China), India , Korea , Austin (Estados Unidos), incluso los de Valencia, Singapur, los dos trazados urbanos y el rediseño de otros como el de Hockenheim (Alemania) el de Fuji en Japón

El Coche de Seguridad

El Coche de Seguridad o Safety Car es un elemento clave para garantizar el espectáculo de una carrera de Fórmula 1. Permite que tras un accidente u otro incidente grave la carrera no sea interrumpida. Evidentemente, cuando esto ocurre no se puede permitir que los monoplazas rueden a la máxima velocidad, pese a que ondeen banderas amarillas. Por eso el coche de seguridad sale a la pista, para dar tiempo a los comisarios hasta que la zona del accidente haya sido despejada.

A simple vista todo esto parece fácil, pero que el Safety Car salga a la pista puede acarrear graves consecuencias en los monoplazas, como un enfriamiento de neumáticos o un sobrecalentamiento del motor por una mala refrigeración. Desde 1996 Mercedes Benz ha suministrado el Coche de Seguridad para cada carrera.



Al igual que el coche médico, el coche de seguridad está listo durante toda la carrera para salir en cualquier momento. Esta en contacto con el Control de Carrera en todo momento para salir en unos segundos si es necesario. Cuando los comisarios deciden que el Safety Car debe salir, ningún piloto tiene permitido adelantar. Cuando todos los coches están detrás de Safety, es el momento de que los doblados se desdoblen.

Cuando los comisarios reordenan que el Coche de Seguridad vuelva al garaje, se sigue un procedimiento similar. Cuando comienza a dar su última vuelta, el Coche de Seguridad apaga sus luces naranjas (situadas en las sirenas). Los competidores deben seguir en cola hasta que se vuelve a pasar por línea de meta, momento en el que se relanza la carrera.

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