ALERÓN DELANTERO DE UN F1: ANÁLISIS DE SUS COMPONENTES PARTE 1

 

Muchas veces me pregunto ¡Cuántas cosas tiene un alerón delantero! Soy un hombre de fe y creo plenamente en los dioses de la ingeniería cuando pienso que todas ellas servirán para algo, aunque muchas veces lo pongo en duda cuando veo a los pilotos rodar al mismo ritmo con estas piezas medio rotas.

Los alerones delanteros de los F1actuales  pueden llegar a ser muy complejos, en los circuitos de mucha carga aerodinámica o más "simples" en los de poca pero siempre suelen tener una estructura básica que vamos a entrar a analizar en este artículo.

Diseñar un alerón delantero no es nada sencillo. Para conseguir que funcionen a la perfección influyen tantos factores que obtener el ideal es imposible. Llegan a ser tantos y tan pequeños los factores que controlarlos todos es una quimera y pongo un ejemplo. Una simple variación en la presión de los neumáticos  hace que se modifique su perfil y al cambiar su forma ya varían los resultados. Recordar todo lo que montó con el Pirelligate cuando muchos de los equipos no querían que cambiaran la estructura interna del neumático ya que producía cambios en su perfil. De cambios  mayores mejor ni hablar pero una simple modificación en las suspensiones puede hacer variar la altura del morro y ya la hemos liado. Son tantos y tan variados que los ingenieros andan locos modificando en cada carrera su geometría de ahí que sean una de las piezas que  más cambia a lo largo de la temporada.

Antes de entrar en faena sería conveniente saber que estas piezas de ingeniería tiene una función más importante de lo que todos creemos. La idea general es que su función es generar carga aerodinámica en la parte delantera del coche, algo que es totalmente cierto pero ha ido evolucionando tanto con el tiempo que en la actualidad cualquier cambio insignificante es su fisionomía puede llegar a producir cambios importantes en la parte trasera del coche.

Historia

Lotus fue el primer equipo en utilizar las alas de perfil aerodinámico, concretamente en la parte traseraque aparecieron a mitad del año 1968. Los ingenieros de la época  conocían las mejoras en el rendimiento que producían estos elementos pero faltaban aún muchos años de ensayo y error para convertirlos en la delicada pieza de ingeniería que son a fecha de hoy. Originalmente estas alas se atornillan directamente a la suspensión y fueron apoyados por puntales delgados. Las alas se llegaron a montar varios metros por encima del chasis del coche para encontrar  aire limpio pero se prohibió después de varias roturas que produjeron accidentes casi mortales de necesidad. La FIA obligo los equipos montar las alas directamente a la carrocería.

Lotus 49B

El nacimiento del alerón trasero obligó a la aparición del delantero. Utilizar un gran ala en la zaga  descompensa a cualquier coche ya que un aumento importante de carga en el tren trasero genera una falta total de adherencia en el tren delantero al desplazarse el centro de gravedad hacia atrás y descompensa la distribución de pesos en las cuatro ruedas. Esto hace que el coche tenga una tracción brutal  pero solo serviría si el coche circula recto ya que cuando llegue la primera curvar, la falta de agarre en el tren delantero impedirá que el coche pueda tomarla.  Recordar que es necesario tener un equilibrio entre las fuerzas que empujan las ruedas contra el suelo en los dos ejes para que el coche sea estable, tanto en recta como en curva. De esta manera, si la carga es excesiva en el tren delantero, el coche tomará las curvas a la perfección, pero tendrá poca tracción en las rectas.
En los primeros años los alerones delanteros eran simples y pequeños aditamentos metálicos. Con el tiempo fueron evolucionando y ganando en complejidad de diseño y de funcionalidad. Basta comparar la trompa del Matra MS10 de 1968 de abajo con sus pequeños spoilers con la complejidad de los actuales.

Matra Ms10

En la actualidad esta pieza ha ganado importancia dejando de ser el mero equilibrador del balance aerodinámico del coche como fuera en sus orígenes a ser el responsable directo del 25% de la carga del coche y de otro porcentaje  menor que consigue de forma indirecta en la zona del difusor. 

El alerón delantero, a diferencia del trasero, no sólo proporciona carga aerodinámica al eje delantero del coche, sino que es el encargado de organizar todo el flujo de aire alrededor del monoplaza. El objetivo a buscar: Intentar que circule ordenado  la mayor cantidad de flujo posible por encima del suelo para que llegue a la parte trasera del coche y así aumentar la carga que se genera en la zona del difusor. ¿Cómo? Seré malo y os dejaré intrigados pero la respuesta requiere extenderse y dedicaré un artículo en explicarlo.

La normativa actual redujo su anchura, pasando de los 180 centímetros anteriores a 165 actuales para disminuir la carga que generaban. Más pequeños, menos carga. La geometría sigue siendo la misma, una zona central plana y dos extremos que generan carga gracias al empuje hacia abajo que ejerce el aire cuando el coche esta circulando. Sólo un dato, el alerón trasero que normalmente se utiliza en Mónaco puede pesar unos seis kilos y llega a generar 340 kg de empuje hacia abajo a máxima velocidad. No sé exactamente los valores del delantero pero puede rondar los 200 kg de empuje con facilidad.
Bien, una vez llegados a este punto sería necesario analizar los diferentes componentes del alerón y para ello mejor empezar mostrando un esquema gráfico de los elementos para que todos tengáis claro de que estoy hablando.


Para no hacer demasiado largo el artículo voy a dividirlo  en dos entregas para así hacerlo más ameno y didáctico. Hoy voy a analizar dos elementos del ala y para la siguiente entrega el resto de componentes. Vamos al lío.

Ala Principal. 

Las flechas rojas señalan el ala principal.

El ala principal (mainplane en ingles) es la pieza que se utiliza como soporte del resto de los componentes del alerón. Recorre gran parte de la anchura del coche y se  conecta con el morro mediante dos pilones que varía de tamaño dependiendo de los diseños, siendo los utilizados por Lotus en su E22 los más voluminosos. Cuando la FIA estudió hace años cómo mejorar los adelantamientos determinó que los alerones anchos facilitaban estas maniobras  pero vieron que aumentar su tamaño  ofrecería demasiado apoyo de ahí que en 2009  decidieran obligar a los equipos a diseñar sus alerones con una sección central que se ajustara a una plantilla de la FIA fijaba. De esta forma se reducía en parte la carga que podía crear el alerón en su conjunto pero obtenía los beneficios de tener los extremos más grandes que hacía menos sensible a las turbulencias cuando el coche circulaba pegado a otro rival.  Así, esta sección central de 50 cm de ancho es neutra, no ofrece apoyo, y los equipos no pueden inclinarla para que lo haga. Con esta medida los monoplazas  pueden circular más pegados sin verse afectado por la estela del coche que le precede  y así facilitar las maniobras de adelantamientos a los pilotos.

Alerón que utilizaba el canal central para conseguir carga aerodinámica.

Ese canal central del morro recibe la mayor cantidad de aire “limpio”, es decir libre de turbulencias para ser distribuido por el suelo hasta el difusor. Todos, en mayor o menor medida han utilizado la combinación del ala principal con los pilares que lo fijan al morro para crear una especia de tubo que potencia el efecto Venturi y así generar carga en una zona que estaba desprovisto de ella. Grano a grano hace granero.

Alerones secundarios.

Es la parte más compleja con diferencia. Sobre el ala principal  se instalan una serie de alerones secundarios (flaps)  a cada lado del cono de la nariz que normalmente son asimétricos. No hay restricciones a la hora de colocar elementos sobre el alerón, los equipos pueden colocan todos los flaps que quieran sobre el ala principal. Sus formas son muy complejas y tienden a estar unidos a las derivas laterales aunque los ingenieros las fijan al ala principal mediante unos soportes que permiten cambiar el ángulo de ataque con facilidad y así ajustar la parte delantera del coche a los gustos del piloto si notan que existe sobre o sub viraje. Estos flaps disminuyen su tamaño a medida que se acercan al morro. Eso es vital para que cumplan una función de eficacia global. Voy a explicarlo un poco pare entenderlo mejor.
Como dije antes, los alerones delanteros tienen como función principal generar carga para mejorar el agarre en el tren delantero pero si a la vez que se consigue ese objetivo los ingenieros pueden reducir la resistencia que generan las ruedas, facilitar que llegue un flujo de aire fresco a los pontones donde se sitúan los radiadores para mejorar la refrigeración y crear potentes vórtices que canalicen de forma eficiente aire a la zona del difusor que de otra forma se perdería, mejor que mejor. Pues todo eso se consigue con los alerones secundarios. Vamos por partes y empezaré a describir los elementos desde fuera hacia dentro.

Si tuviéramos que elegir un elemento discordante, aerodinámicamente hablando en un F1 esas son sin lugar a dudas las ruedas. Ellas son las encargadas de crear la mayor fuente de resistencia que un Fórmula 1 genera. Esto provoca hasta un 60% de ineficiencia aerodinámica (el aporte en la resistencia total suele ser de un 40%). ¿Cómo mitigarlo? Impidiendo que la mayor parte del flujo que pueda incidir sobre ellas se desvíe hacia los laterales y en una menor mediada curvarlo hacia arriba para que incida en la mitad superior de la rueda, una zona donde la resistencia es más reducida ya que facilita el paso del aire por arriba. La parte externa de las alas son responsables en gran medida de hacerlo pero aún quedan dos elementos más que también lo consiguen, el end plate y las cajas de flaps que veremos en el siguiente artículo.

Una vez sorteada la zona de las ruedas la superficie del ala va disminuyendo paulatinamente para cambiar la función a realizar. La zona intermedia tiene doble función:

A-    Desviar hacia arriba el aire suficiente para que llegue a los radiadores y una pequeña parte pueda alimentar también las tomas de refrigeración de los frenos, si es que hay. Si no se produjera esa reducción y se mantuviera la altura constante no llegaría el suficiente flujo a los pontones y la temperatura del motor se elevaría demasiado.

B-    Originar un vórtice  que es canalizado a lo largo del coche que pasa junto a la parte interior de la rueda y las suspensiones.

Vemos el vórtice creado por la zona intermedia del ala, pegado a la parte interna de la rueda.

Recordar que los vórtices son remolinos, una especie de mini tornados que se crean para canalizar mejor el flujo de aire a la parte trasera del coche. Se forman por la interacción del flujo de aire a partir de dos o más superficies, que hacen que el aire empiece a girar muy rápido en un movimiento circular. Cuanto mayor sea la fuerza de giro  mayor  cantidad de flujo arrastrará  haciendo circular al aire de manera más rápida y eficiente que trae como consecuencia un aumento en la carga aerodinámica sobre el alerón delantero. Un vórtice convenientemente canalizado a lo largo del coche genera carga también en la parte trasera del monoplaza ya que aumenta la cantidad de aire que llega al difusor, que de otra forma no llegaría. Así se consigue una diferencia de presión mayor entre la parte superior e inferior mejorando su eficacia.

Vórtice Y250 en el RB9. Gp Brasil 2013

Por último llegamos a la parte más cercana a la zona neutra, para mí la más incesante de todas. Hemos dicho que la FIA obliga crear una sección central neutra en el centro del morro que mide 50 cm. La lógica nos haría pensar que los equipos utilizaran todo ese espacio para dirigir aire limpio de turbulencias a la parte trasera pero no, prefieren utilizar una parte de esa zona neutra para ese cometido, normalmente la que se canaliza por debajo del morro y utilizar el resto para crear  un vórtice muy potente llamado Y250 con los dos bordes más cercanos al canal central del alerón. En una imagen de dicho elemento vemos como las puntas, que pueden estar unidas o no, son las responsables de crearlos.

Su nombre se debe a que su centro está situado en un eje imaginario situado a 250 mm del eje central del coche. Este vórtice tiene también la 'capacidad' de succionar aire del fondo plano con la consiguiente mejora aerodinámica del conjunto y sellar mejor el difusor. Cuando se extrae aire de abajo del coche se genera una especie de “vacío”, que pega más el coche al suelo. Para que lo entendáis mejor, hace el mismo efecto que una ventosa.  

Por un lado todos los elementos de las alas secundarias que conforman la sección más cercana al morro están encaminados a crearlo y por otro hay una serie de elementos a lo largo del coche que se encargan de encauzarlo. La labor de canalización se encargan los pilares frontales que anclan el ala con el morro, las paleta situadas debajo la morro también llamados turning vanes y por último el divisor de la bandeja de Te y los bajos de los pontones.

Pilares del alerón (derecha) y turnig vanes (circulo).

Tanto los pilares como los turning vanes encauzan el vórtice a la vez que impiden que el mismo extraiga aire limpio de turbulencia del canal central, de ahí que siempre tengan una forma curva que mira hacia fuera, para adaptarse mejor a la forma redonda del remolino. El objetivo es que dicho torbellino fluya a lo largo del coche con las mínimas alteraciones   para que llegue con gran parte de su potencia al difusor sea más eficiente. Para ellos se socava los pontones, se despeja de elementos la trasera, etc.   


Conseguir que estos dos vórtices  circulen muy próximos entre si sin interferirse es la gran asignatura de los aerodinamistas. Vimos en un artículo anterior que gran parte de los problemas que padece McLaren este año se debía a este efecto. Dos vórtices que giran en sentido contrario - uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario – situados muy cerca entre si interactúan entre ellos de tal forma que se aceleran mutuamente aumentando dramáticamente la carga aerodinámica gracias a que  succionan una mayor cantidad de flujo de aire sobre el alerón delantero.

Vórtices acelerándose mutuamente.

Recordad que cuando el coche circula a velocidades muy altas la cantidad de aire que llega a esas piezas aumenta considerablemente de ahí la necesidad de una evacuación eficaz. Por tanto para conseguir un trabajo conjunto  los ingenieros tienen que ser capaces de situarlos a la distancia adecuada y ahí radica la dificultad. En definitiva, los equipos tienden a crear la mayor cantidad de carga aerodinámica posible es partes externas del alerón delantero aumentando la  presión en dichas zonas y dejar libre de perturbaciones la interna. ¿Por qué? Tiene su lógica. Añadiendo/quitando flaps por un lado o aumentando/disminuyendo los ángulos de ataque de los mismos pueden variar la carga necesaria de los F1 para adaptarse a cualquier circuito, algo vital para que un monoplaza que desee ser eficiente pero se quiera o no, generar carga siempre produce perturbaciones que pueden interferir en otras partes del coche. Alejar esas perturbaciones a los extremos permite gestionar mejor el flujo de aire que se canaliza por el centro del coche.
La tendencia general de los equipos puesta de moda hace un par de años por Red Bull es utilizar un diseño de ala estándar, es decir encontrar un diseño del alerón estable en sus elementos principales (ala principal, mismo número y forma de las secundarias) que permita una circulación óptima del aire por el coche y dejar ciertos elemento secundarios que se van añadiendo o quitando dependiendo de las necesidades de los circuitos. Era curioso intentar analizar los alerones utilizados por ellos en pistas tan diferentes como son Monza y Hungaroring y no encontrar diferencias en los mismos, algo que sería ilógico pensar. Se quiera o no modificar de forma radical toda las alas para adaptarla a cada pista te hace modificar todo el tránsito. De esta forma se obtiene de manera "sencilla" mantener estable lo ya conseguido y sólo cambiar ciertos elementos para pulirlo.         
Bueno amigos, hasta aquí la clase de hoy. La próxima intentaré analizar el resto de componentes, pero eso será otra historia.

LA CAJA DE CAMBIOS DE MERCEDES, UNA IDEA ORIGINAL

 

Muchas veces cuando queremos ensalzar las prestaciones de un coche que destaca de manera abrumadora sobre los demás solemos apuntar con el dedo de manera equivocada a una parte concreta del engendro como responsable de  dicha superioridad. En los años gloriosos de Red Bull siempre sucedió así y este año con Mercedes no va a ser menos. 

Por aquél entonces se decía que el responsable del dominio era el difusor soplado, otro año el soplado de los escapes sin acelerar, otros su perfecta aerodinámica unida a unos ingeniosos alerones flexibles y así podíamos llenar medio artículo. Con Mercedes pasa igual siendo su Unidad de Potencia la culpable de todas sus victorias pero no es así. Es verdad que el corazón diseñado por los alemanes late con mayor potencia que los demás pero no es menos cierto que hay otros equipos que lo usan y no ganan carreras.

Un coche ganador es la suma de multitud de elementos que perfectamente integrados permite a los pilotos tener un arma poderosa y en ocasiones imbatible. El W05 es un perfecto ejemplo de ello. Si a su extraordinaria UP añadimos un chasis que se integra  a la perfección con él, una aerodinámica pulida, un consumo menor que sus rivales, unas necesidades de refrigeración relativamente “bajas”, un perfecto empaquetamiento de todos los elementos que forman la mecánica y la electrónica del coche está claro que no hay rival que los alcance en la pista. Si todas estas ventajas no fueran por si suficientes para explicar el dominio mostrado, os aseguro que aún quedarán muchas cosas nuevas por descubrir.

Hace unos días scarbsf1 realizó una explicación sobre otro de los elementos que hace al W05 imbatible, su caja de cambio. Para ser más preciso lo realmente “novedoso” es la forma de la estructura de fibra de carbono que encapsula la caja de cambio.

Vamos por partes para facilitar la comprensión. Cuando normalmente hablamos de la caja de cambio tendemos a pensar que es simplemente los engranajes que permiten  obtener en las ruedas el par motor (potencia de giro) suficiente para poner en movimiento el vehículo desde parado, y una vez en marcha obtener un par suficiente en ellas para vencer las resistencias al avance pero realmente solemos olvidar otro elemento que tiene una gran importancia, su estructura externa. La carcasa de esta caja de cambios sirve para darle rigidez a todo el sistema. Todos los árboles se apoyan, por medio de cojinetes, axiales a la carcasa de la caja de cambios, que en los coches de calle suele ser de fundición gris, (ya en desuso) aluminio o magnesio y sirve de alojamiento a los engranajes, los mecanismos selectores, las bombas de aceite  y en algunos casos hasta el diferencial. Por tanto sirve de soporte  para que  los engranajes puedan tener el soporte preciso para soportar la carga inducida por el par de torsión, manteniendo a su vez lubricado el interior y la suciedad fuera. Su estructura debe permitir el acceso al interior para montaje.

En la F1 esta carcasa forma parte de la estructura principal del chasis, montada en la zaga del monoplaza justo detrás del motor. El espacio sobrante se puede emplear para rellenarlo con el aceite del motor, hidráulicos y el decantador de aceite. En última instancia, las cajas de cambio de los Fórmula 1 actuales deben montar la estructura trasera de impacto que, normalmente, se recubre con una cubierta desmontable que también incorpora la estructura del alerón trasero.

En el mundo de la competición no se usan cajas de cambios simples, tan sólo en categorías muy básicas. Desde que en 1989 Ferrari mostrara el beneficio que aportaba las cajas de cambio semi-automáticas, la evolución de estas piezas ha sido continua sobre todo para hacerlas por un lado más pequeñas, por otro más ligeras gracias al uso materiales avanzados, particularmente en los engranajes y en la carcasa  y sobre todo, que realicen los cambios de la manera más rápida posible. En la actualidad todos utilizan el sistema seamless (sin uniones) donde se cambia de marcha sin destrabar la anterior y por lo tanto evita la corta ruptura que se produce en la transmisión, manteniendo así el par motor en cada cambio de velocidad.

Sabiendo que todos los equipos usan el mecanismo seamless, la elección del material de fabricación gana enteros en el diseño de las nuevas cajas de cambios para los F1. El abanico es amplio y varía entre el aluminio, magnesio, titanio, fibra de carbono o una combinación de varios. Pero os estaréis preguntando ¿A dónde quiere llegar este hombre? Pues precisamente aquí, a la estructura y fabricación de la carcasa.Vamos a verlo.

La rigidez y el peso son dos aspectos a tener en cuenta en el diseño de la carcasa de una caja de cambio para un F1. Como dije, esta pieza no sirve sólo para almacenar los engranajes, el aceite y demás elementos del cambio, también tiene que darle  anclaje tanto a los amortiguadores como a los brazos de la suspensión trasera del coche que a su vez aportan rigidez a la estructura.

Si, como hemos visto los ingenieros no pueden mejorar la velocidad del cambio la única opción de mejora es centran sus esfuerzos en diseñar carcasas que sean lo más ligeras posibles para así mejorar las prestaciones del coche. De todas las opciones posibles la fibra de carbono es el material más ligero y en 2007 tanto  Honda como McLaren se fijaron en él para fabricar sus carcasas completamente de este material.

Caja de cambio de fibra de carbono.

Pero en la vida no hay nada perfecto y en esto tampoco. Todos los materiales tienen sus pros y sus contras.La fibra de carbono es muy ligera, tiene propiedades mecánicas similares al acero con un peso cinco veces menor pero no soporta demasiado ser torsionado sin llegar a romperse o deformarse, en definitiva su rigidez de torsión es un problema. ¿Qué significa esto? Un ejemplo para entenderlo. Cuando queremos poner un tornillo hay que ejercer una fuerza de torsión para hacerlo. Los tornillos suelen ser de metal ya que cuentan con valores de torsión más altos y así  poder 'soportar' la fuerza que hacemos sin deformarse. Cuando aplicamos mucha fuerza y no conseguimos que el tornillo entre suele terminar partiéndose o se retorciéndose quedando inutilizado ya que superamos su límite elástico. Algo parecido pasa con la carcasa. Cuando los F1 están en pista (paso por los pianos, curvas) ejercen fuerzas de torsión sobre dichas piezas debido a que las suspensiones están fijadas en ella y pueden llegar a deformarla.

Con estos datos es complicado que una caja de cambios consiga llegar a cumplir la vida útil que precisa. Recordar que la FIA determina que debe de soportar seis Grandes Premios si no quieres verte sancionado, por tanto esta opción queda descartada.

El aluminio tiene rigidez torsional, pero el peso y la duración le supone también una desventaja. El titanio es un buen candidato, es rígido, ligero y fiable, pero es un material extremadamente caro y difícil de trabajar. Por tanto ¿Cómo hacerlo? La idea surgió de Ferrari ¡Qué años aquellos en los que  incluso innovaban! Pensaron ¿Por qué no utilizar lo mejor de los dos materiales? Manos a la obra. Para ello idearon una material híbrido. Los de Maranello evolucionaron el diseño de su carcasa que por aquél entonces era de titanio con partes de fibra de carbono, mientras que el resto de equipos siguieron usando cajas de cambio de magnesio y titanio con algunas áreas protegidas con fibra de carbono para aumentar la rigidez. 
La idea era reducir el peso de las piezas. Para ello se utilizaban una serie de técnicas de fundición que iban encaminadas a disminuían el espesor de la pared de titanio en determinadas partes de la pieza para luego ser reforzadas con una envoltura de fibra de carbono. De esta forma la capsula donde se  encierra los engranajes es metálica y los soportes para las suspensiones es de compuesto de carbono.

Unir de manera estable fibra de carbono a  piezas de titanio es una técnica particularmente difícil de hacer. Si bien esto se llegó a conseguir pero los problemas no tardaron en aparecer. Las uniones no podían soportar las elevadas temperaturas producidas en el interior del coche y a partir de 120º C empezaba el proceso de des laminación de la caja de cambios. 
 

Caja de cambios híbrida de Ferrari (titanio-fibra de carbono)

El tiempo ha ido solventando los problemas y ya son varios equipos que ya cuentan con esta combinación de materiales para sus cajas de cambios. La introducción de nuevas resinas epoxi capaces de soportar temperaturas muy elevadas facilitan la tarea pero aún así, la mayoría siguen confiando en materiales metálicos a la hora de fabricar la envoltura de sus carcasas.

¿Qué tiene de especial la caja de cambio de Mercedes? Bien, el material utilizado por los alemanes es el descrito anteriormente, una carcasa metálica para albergar los engranajes y la lubricación y una cápsula de fibra de carbono para darle estabilidad pero en este segundo punto está la clave del éxito y han querido darle una vuelta de tuerca más al diseño.

Los diseños utilizados hasta la fecha se  centraban en recubrir sin más el corazón metálico. El tamaño de la pieza de fibra era ligeramente superior a la carcasa metálica como es normal y la pieza en su conjunto se adosaba a la parte trasera del motor para hacer su función de transmisión. Los ingenieros de Mercedes han ideado una capsula de fibra considerablemente más larga que la carcasa metálica que alberga. 

Esquema de la transmisión completa del W05 según Scarbsf1.

 ¿Qué sentido tiene?  La ventaja de tal construcción, que dicho sea de paso ya utilizo el año pasado  es ofrecer un buen compromiso entre peso y rigidez, y lo más importante, que le permite cambiar los puntos de unión de la suspensión a lo largo del campeonato si es necesario sin modificar el “corazón” de la caja, la zona de los engranajes que como ya sabéis no se puede modificar durante el año y debe de tener una duración de seis carreras. Para ello inserta en la fibra de carbono unos anclajes de titanio para poder conectar los brazos de la suspensión.

Esta actuación tiene algunos inconvenientes, el principal la variación del centro de gravedad del coche al tener que retrasar la caja de cambio hacía atrás pero las ventajas parecen ser mayores, la mejora de las prestaciones del coche  y una parte trasera del coche increíblemente limpia en términos aerodinámicos.
Si hacemos un repaso a los métodos utilizados por la competencia vemos los diferentes métodos utilizados por los demás. Hay para todos los gustos, desde los que utilizan carcasas metálicas como puede ser el caso de Lotus o los que hacen combinaciones pero buscando la citada limpieza aerodinámica.
Para comprender la finalidad de utilizar la fibra de carbono en el exterior de la carcasa os pondré un ejemplo claro  para entenderlo. En la siguiente imagen vemos la caja de cambios del E22. Su estructura metálica de la carcasa es fácil de apreciar y sobre ella los diferentes anclajes para la suspensión. Como se describe en el artículo 5.3.2 la carcasa se considera parte de la caja de cambio y cualquier modificación de su estructura acarrearía una sanción. Por tanto Lotus no podrá variar la posición de sus anclajes.   

 Force India, que también utiliza la unidad de potencia de Mercedes utiliza también una carcasa externa de fibra de carbono para dar más rigidez a una interna de metálica. En este caso los anclajes quedan ocultos dentro de la fibra pero su tamaño es menor.

 Williams  muestra un claro ejemplo de reforzado de fibra en su parte anterior (izquierda) y usando sólo metal en la partes más críticas. 

En fin, con esta medida Mercedes ha bordeado la regla y ha encontrado un método original de poder hacer modificaciones y de paso añadir un elemento más a la larga lista de innovaciones con las que ya contaban estos chicos. Está claro que este elemento en si no es determinante para los méritos del coche pero como decía antes, grano a grano se hace granero. ¿Cuál será el siguiente? Nunca se sabe, seguro que alguno más habrá, pero eso será otra historia.

McLAREN, EVOLUCIONAR O MORIR.

Evolucionar o morir, esa es una de las premisas para ser grande en la F1. Conseguir permanecer en lo más alto de la máxima categoría se logra a base de esfuerzo, buenas ideas y sobre todo con una buena base económica que las haga efectivas. McLaren ha sido y es uno de los grandes equipos en el deporte de las cuatro ruedas pero como sucediera hace años con Williams día a día parecen ir bajando unos escalones que nunca terminan de volver a remontar. El respaldo que su futura alianza con Honda puede ser un punto de inflexión para su futuro y ellos lo saben. 

El gigante japonés ha apostado fuerte por ellos pero con matices. La creación la Unidad de Potencia es parte del proyecto pero no la única. La aportación económica y exclusividad son dos factores  suficientemente importante como para pedir la máxima implicación por parte de su socio para que el negocio llegue a buen puerto de ahí que exija pilotos de categoría para obtener resultados a corto/medio  plazo, evitando así volver a repetir el ridículo vivido hace algunos tras su abandono de su proyecto en solitario. Seguro que alguno de sus dirigentes deben de estar todavía fustigándose con fuerza como castigo tras el inoportuno abandono de su proyecto 2009 que llenó de gloria a Ross Brawn, un tío listo donde los haya, que a la postre fue el germen del actual campeón del mundo de constructores.

Según algunas fuentes las pretensiones de Honda es hacerse con el 25% de las acciones de McLaren, en manos actualmente de Ron Dennis  y poner a Gerhard Berger al frente del equipo. Esa jugada maestra quitaría de en medio a la única piedra que dificulta la llegada de Alonso a Woking después de que el asturiano se marchara del equipo “traicionado” por la actitud del ingles a favor de su pupilo Hamilton. En mi modesta opinión, esta es la causa por la cual aún no ha firmado con ellos. En caso de que no vendiera Fernando estaría negociando su contratación con Honda por tres años, no con los ingleses pero eso habrá que confirmarlo.

En definitiva, los japoneses parecen tener la sartén por el mango. Si no obtienen lo esperado de McLaren, puerta y privilegios a otro lado ¿piloto incluido? Los de woking lo saben y si quiere que los nipones no cedan sus UP a posibles rivales están echando el resto sabedores que las mejoras aerodinámicas que puedan obtenerse este año servirán para poder emplearse en el proyecto del año viene. Da la sensación que se  han puesto las pilas y han enmendado algunos de los problemas que padece el actual MP4-29 siguiendo la pauta de evolucionar o morir.

Sochi era un trazado propicio para los motores Mercedes y habrá que esperar a verlos en Austin para comprobar si las mejoras son reales o no. Según Boullier "Estamos persiguiendo la reestructuración del equipo para poder ser más competitivos, y cuanto más pronto, mejor. La razón [de la mejora] ha sido la actualización que llevamos a Singapur. Es cierto que tenemos otra gran actualización que llegará antes de que finalice la temporada, pero no está diseñada para llevarnos los puntos dobles [de la carrera en Abu Dhabi], sino para ir más preparados a la próxima temporada. El cien por cien de los desarrollos de este año son aplicables al próximo campeonato".

¿Cuales fueron esas mejoras?  Una de las más importantes recae en el alerón delantero que no conseguía la misma carga aerodinámica que sus rivales debido a que no conseguían generar  vórtices de manera óptima  entre el ala y los pontones, según informa Mark Hughes el especialista en técnica de  Skysport. Recordar que los vórtices son remolinos, una especie de mini tornados que se crean para canalizar mejor el flujo de aire a la parte trasera del coche. Se forman por la interacción del flujo de aire a partir de dos o más superficies, que hacen que el aire empiece a girar muy rápido en un movimiento circular. Cuanto mayor sea la fuerza de giro  mayor  cantidad de flujo arrastrará  haciendo circular al aire de manera más rápida y eficiente que trae como consecuencia un aumento en la carga aerodinámica sobre el alerón delantero. Pero los beneficios no se quedan sólo ahí, un vórtice convenientemente canalizado a lo largo del coche genera carga también en la parte trasera del monoplaza ya que aumenta la cantidad de aire que llega al difusor, que de otra forma no llegaría. Así se consigue una diferencia de presión mayor entre la parte superior e inferior mejorando su eficacia. Bueno, todo esto parece chino pero no lo es, si veis los vórtices circulando por el coche lo comprenderéis mejor. 

En la imagen anterior podréis apreciar dos de los vórtices más importantes que genera el alerón delantero del coche, uno generado por los elementos externos del ala (vórtice 1) que desvía el flujo del aire por el exterior de la rueda para así sortearla evitando aumentar la resistencia que el choque del aire con el neumático produce y otro por la parte interna del ala para ser canalizado a lo largo del coche junto a la parte interior de la rueda y las suspensiones (vórtice 2) pero falta uno, quizás el más potente de todos, el creado por los dos bordes más cercanos al canal central del alerón (vórtice 3). En una imagen de dicho elemento vemos como las puntas, que pueden estar unidas o no, son las responsables de crearlos.

Vórtice 3

El equipo McLaren admite que este es uno de sus talones de Aquiles de su máquina, el principal campo de batalla durante todo el año, el factor clave que limita el rendimiento del coche. La forma de la nariz, su cierre y la fisionomía de la suspensión delantera hacen que interaccionen negativamente en la aerodinámica impidiendo que dichos vórtices cumplan la función deseada anteriormente

Parece ser que los ingenieros han detectado y comprendido el problema y  han modificado el diseño de las alas para compensar en parte este problema. La importancia de este asunto radica en ver cómo este conocimiento puede beneficiar al coche del año que viene, que según cuentan esta mostrando mucha más carga aerodinámica en la simulación que el coche actual.

El objetivo de McLaren para las próximas carreras es conseguir crear los dos vórtices que circulan por la parte interna de la rueda y delante de los pontones (vórtices 2 y 3) para hacer lo más difícil, conseguir que trabajen juntos para succionar mayor cantidad de flujo de aire sobre el alerón delantero. ¿Cómo? En la distancia está la clave. Cuando dos vórtices que giran en sentido contrario - uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario – se sitúan muy cerca interactúan entre ellos de tal forma que se aceleran mutuamente aumentando dramáticamente la carga aerodinámica.

Vórtices acelerándose mutuamente.

Vamos a centrarnos un instante en este aspecto. Imaginaros que tenéis una bañera llena de agua. Si quitáis el tapón el desagüe empieza a evacuar agua y empieza a formarse un remolino. Si consiguiéramos que dicho remolino (vórtice) gire más rápido y con mayor fuerza y encima le ayudamos con un segundo desagüe, se evacuaría mayor cantidad de agua, pues algo parecido pretenden hacer tanto McLaren como el resto de los equipos cuando realizan sus diseños, crear una serie de remolinos capaces “ayudarse” unos a otros para canalizar la mayor cantidad de aire  posible para así aumenta la carga aerodinámica producida por el ala. Recordad que cuando el coche circula a velocidades muy altas la cantidad de aire que llega a esas piezas aumenta considerablemente de ahí la necesidad de una evacuación eficaz. Por tanto para conseguir un trabajo conjunto  los ingenieros tienen que ser capaces de situarlos a la distancia adecuada y ahí radica la dificultad.

El Mp4-29 cuenta con un gran canal central debajo de la nariz que ayuda  a proporcionar una gran cantidad de flujo de aire libre de turbulencias que es canalizado por debajo del morro hasta llegar al difusor. El inconveniente es que si quieres tener ese gran canal central restas espacio suficiente por fuera de él para crear vórtices lo suficientemente poderoso para ayudar a la parte delantera de la coche. La geometría de la mampara y la nariz junto a los brazos donde se fija la suspensión han hecho de este un problema difícil de resolver.

Nuevo (abajo) y viejo alerón del Mp4-29

La nueva ala utiliza en Sochi modifica las placas terminales ayudado a la interacción de los dos vórtices clave detrás de las ruedas y los resultados saltaron a la vista. Es razonable suponer que el MP4-30 de 2015 será muy diferente al actual coche en la parte delantera  y esto podría ser la clave para una mejora importante para el equipo.

En fin ya veremos. El aire húmedo nos hace en ocasiones disfrutar de estos invisibles aliados de los aerodinamistas. En una de las sesiones libres en Austin el año pasado hizo visibles estos vórtices en el coche de Mark Webber de Red Bull, pero la nueva reglamentación, con alerones delanteros más estrechos regulado ha hecho que la generación de los vórtices sea mucho más difícil. Una cosa a tener en cuenta cuando vemos las imágenes de un vórtice. Sólo se pueden apreciar cuando se dan las condiciones adecuadas para ello, los días con el aire cargado de mucha humedad pero  realmente es visible sólo una pequeña parte de él, la estela de condensación creada en el centro del mismo permaneciendo oculto a la visión aproximadamente  el 70% restante así que ya podéis imaginaros el tamaño del remolino.

¿Será suficiente para que McLaren retorne el vuelo? Grano a grano se hace granero pero quedaba claro que el diseño 2014 tenía considerables fallos que le hacía rendir muy por debajo de sus rivales. Veremos si su unión a Honda les de alas o definitivamente sigue el declive de esta gran escudería. Tiempo al tiempo, pero eso será otra historia.

Centro del vórtice en el RB9. Su diámetro real, hasta  el turning vanes. 

TELEMETRÍA 2: ANÁLISIS DE DATOS

 

Bueno amigos, hoy toca de nuevo darle un repaso a la telemetría. Si hace algunas semanas vimos la historia y los métodos que se utilizan para la recopilación y emisión de los datos obtenidos en los coche para ser analizados tanto en tiempo real como posteriormente por los ingenieros mediante gráficas que son creadas por el potente software llamado ATLAS (Advanced Telemetry Linked Acquisition System), que es el sistema estándar de adquisición de datos en la F1 y está desarrollado por McLaren Electronic Systems. Hoy voy a intentar dar algo de luz sobre cómo podemos los profanos obtener información interesante sobre esas gráficas que en algunas ocasiones habréis visto en la red.

La telemetría en la Fórmula 1 es un área casi esotérica para los profanos. En general se cree que es un sistema que recoge los datos y los parámetros vinculados al funcionamiento del coche y para poder  controlarlo. Este sistema es de vital importancia para los ingenieros y los pilotos, ya que les permite hallar los problemas de manera más eficiente y así poder corregirlos mediante la toma de decisiones desde el muro. La telemetría no serviría de mucho si no se pudiera encontrar  rápidamente la información útil dentro del caudal de datos que genera la maraña de sensores repartidos por el coche, más de mil en los F1 actuales. Obviamente, es imposible comprobar continuamente todos los datos desde el coche. Cuanto más rápido, eficaz sea el sistema mejor pero para poder conseguirlo hay que tener detrás una serie de personas que toman las decisiones, por lo general son  ingenieros informáticos o especialistas en sistemas de control que se encargan de encontrar y resolver los problemas, y os aseguro que no son pocos. Durante un fin de semana el equipo Ferrari moviliza al menos a un centenar de personas entre los que se desplazan al circuito y los que se quedan en Maranello. Su función es sola y exclusivamente el estudio de los datos de las unidades de control electrónico de los coches y no se queda ahí, el análisis continúa en la semana después de la carrera.  
En pocas palabras, la telemetría se define como el sistema que trata del análisis de los datos que desnudan el comportamiento de un monoplaza pero ojo, no podemos dejarlo ahí ya que para lo bueno y lo malo, también se utiliza para analizar el comportamiento de los pilotos. Por tanto son los rayos X de la Fórmula 1.
En multitud de ocasiones habréis visto a los pilotos sentados en sus monoplazas como “devoran”, visualmente hablando unos folios que tienen en sus manos. Esas hojas tienen un valor tremendo. Durante los entrenamientos libres y la calificación, los ingenieros muestran al conductor los datos de las vueltas anteriores, lo que indica de dónde pueden ser capaces de ir un par de centésimas más rápido. Para ello, los pilotos desarrollan una relación casi simbiótica, de verdadera confianza con el ingeniero de carrera y el ingeniero de rendimiento.
Normalmente las comparativas muestran entre los dos pilotos de un equipo y sirven al piloto para pulir su conducción, es decir te da pistas de cómo mejorar tu tiempo por vuelta. Por ejemplo, puedes analizas si tu compañero frena antes que tú en un determinado punto o pisa más el acelerador en otro. Los pilotos no son tontos y cuando la igualdad es muy alta pueden llegar a falseas su pilotaje para no dar información a su rival. Esta temporada  es un claro ejemplo de ello. Por tanto las gráficas revelan el ADN del coche, pero no sólo de éste sino también del piloto.
Para comprender mejor lo que estoy hablando veremos los datos obtenidos por un piloto en una vuelta rápida en entrenamientos para luego hacer la comparativa entre el trabajo de los dos pilotos. Vamos al lío.
Los parámetros.
En la imagen de abajo podemos apreciar una gráfica de datos telemétricos. Aunque parezca mentira no, no es un electrocardiograma. Antes de explicar la comparación vamos a ver qué parámetros se reflejan en el gráfico.

La primera línea de arriba refleja las marchas (Cambio/Gears), mostrando cuál está en uso.
La segunda muestra la dirección (Sterzo/Steering): Indica el ángulo de rotación del volante en grados. Cuando está estable significa que el piloto va en línea recta. Cuando la línea va hacia abajo, el piloto está girando a la derecha y si está arriba lo hace a izquierda. Este parámetro sirve para conocer si los pilotos son más agresivos o no en las cuevas. Para conocerlo hay que analizar si el radio de giro es mayor o menos y si entra antes o después en la curva. Esta gráfica también delata el subviraje (línea hacia arriba o abajo demasiado larga y plana), y muestra cómo el piloto está esperando mucho tiempo con el volante en una misma posición porque el coche no le entra bien de morro. Si el monoplaza derrapa, entonces veríamos una corrección con el volante hacia el lado opuesto hacia el que va la curva.
La tercera línea indica el uso del DRS, la solapa en el alerón trasero que se puede abrir en clasificación y la carrera cuando el coche de delante está a menos de un segundo. Como se puede observar en el gráfico, el trazado en el que se está corriendo tiene una zona de DRS en la recta principal y otra tras la primera curva.
La cuarta línea refleja el uso del acelerador (Acceleratore/Throttle): tiene una línea doble ya que muestra tanto la aportación del piloto como la del sistema de control electrónico. En este caso particular, se puede observar que ambos coches comienzan la vuelta a fondo porque están en la recta. Luego se puede observar que curva de potencia del motor baja y entra en funcionamiento el limitador de revoluciones. Esto ocurre cuando un mapa electrónico corta la potencia, independientemente de cualquier acción del piloto, para proteger el motor.
Bien, hasta aquí el primer bloque de la gráfica. Para no volveros locos subiendo y bajando para ver la imagen la dividiré para facilitar la tarea y así poder descifrar el segundo bloque de datos. 

Velocidad (Speed)  y frenada (Brakes):
Observando de nuevo el gráfico, se pueden ver dos líneas que son más o menos complementarias, ya que cuando una sube la otra baja y viceversa. Estas reflejan la velocidad  del coche y la presión hidráulica aplicada al sistema de frenos medida en bares de presión o lo que es lo mismo, la frenada.

La velocidad es muy alta en la parte inicial de la gráfica indicando que el coche transita por la recta más larga del circuito y en medio de ella se inicia el ciclo de medición  de la vuelta. La frenada de final de recta es la más fuerte del trazado. Posteriormente hay dos tramos muy rápidos, el primero es una recta ya que se activaba el DRS pero la segunda posiblemente sea una curva rápida que enlaza con otra más lenta ya que la velocidad no baja mucho y la frenada es menor. En la segunda parte de la vuelta se pueden ver unos puntos donde la curva de la línea de velocidad no es tan empinada como otras indicando que es una zona de curvas más o menos lentas y enlazadas.
En cuanto a técnicas de conducción, la frenada idónea ha de tener la forma de una catedral. La parte más alta debe indicar el punto de máxima frenada y se genera justo cuando el piloto pisa el pedal de freno. Eso es debido a que en ese punto la carga aerodinámica que se experimenta el coche es muy alta debido a que siempre circula a altas velocidades y me explico. Cuando el coche va muy rápido el empuje que genera el aire que incide sobre los alerones es más alto que si va lento. Ese aire empuja hacia abajo (carga aerodinámica) pega las ruedas al suelo y cuando se pisa el pedal de freno la rueda frena antes. En Monza, una pista donde la carga es muy baja, los F1 necesitan mucho más espacio para poder frenar que en Mónaco por este tema.
Siguiendo con el tema el piloto puede pisar el freno de forma contundente (alcanzando hasta los 80 bares de presión) en el pico máximo, pero después ha de soltarlo para evitar bloquear las ruedas. Es en ese momento cuando empieza a subir la línea del acelerador, señal de que ha pasado el vértice de la curva. Cuidado si la distancia entre freno y acelerador es muy grande porque una fase neutral demasiado larga te indica que has de empezar a dar gas según terminas de frenar.
Ahora pasemos a la parte baja del gráfico, donde se puede encontrar más información importante. La línea dentada indica la célula de carga aerodinámica (load cell), un punto de referencia que es útil especialmente a la hora de hacer comparaciones para comprender la diferencia entre las trayectorias de ambos pilotos y corregir cualquier aspecto que pueda estar provocando que vaya más lento. La línea negra muestra la dirección del viento (Wind), que tiene que estar monitorizado constantemente para configurar el coche de una manera u otra dependiendo de si el viento es de frente o lateral.
Aquí hay un dato que me resultó muy curioso y lo indica la línea verde que se nombra como plank. Este parámetro monitoriza si la tabla de madera situada debajo del coche, está tocando el suelo. Es interesante ver como en los puntos de máxima carga, es decir en las rectas constantemente el coche está rozando el suelo.
La última línea refleja el KERS, un sistema que pasó a ser el ERS en 2014, aunque ya no lo controla directamente el piloto. Con este gráfico se puede seguir su uso y cuándo se está recargando, aportando 80 caballos de potencia más durante unos segundos por vuelta.

La comparación.

En el gráfico de comparación se pueden ver los distintos estilos de pilotaje de los dos pilotos. El piloto azul y el rojo muestran mínimas diferencias a lo largo de una vuelta, produciendo gráficos casi idénticos, pero si se observa más profundamente la gestión del acelerador y el freno, y se observa también el gráfico de velocidad, se pueden ver diferencias interesantes. En la primera parte de la línea de la velocidad y los frenos, se puede apreciar que el piloto rojo frena más fuerte pero acelera antes, nada más superar el ápice de la curva. Por otro lado, el piloto azul tiene un estilo más gentil, frenando un poco antes pero con menos fuerza, por lo que pierde menos velocidad en la frenada. De hecho, en el gráfico del acelerador y el freno hay una línea extra (Driver compare), una comparación del tiempo de vuelta de ambos pilotos. Los ingenieros comparan continuamente los esfuerzos de ambos pilotos para intentar conseguir el mejor resultado posible. Todo es cuestión de milésimas de segundo, pero así se mejora, reduciendo distancias que se pueden medir en segundos y ayudando al piloto a llegar a la cima.

Telemetría del Gp de Mónaco.

Ahora que ya hemos entendido algo sobre el tema me parece interesante rescatar la imagen que difundió Hamilton hace dos años en Spa donde denunciaba que su equipo había dado un trato de favor a Button. El ingles mostró la comparativa de pilotos enfadado por el bajo rendimiento de su coche en el trazado belga debido sobre todo a que decidió poner un alerón distinto al de su compañero, con más carga aerodinámica, que le dejó en el octavo tiempo, a 0,8 segundos de él. Hamilton señala incluso que perdió un segundo justo en las rectas de Spa. 0,1, 0,5 y 0,9 en las tres rectas principales. Para ello señaló la linea de comparación de tiempo (Driver compare) ¿A que ahora se entiende más fácil? La pérdida de tiempo del coche de Lewis en  las rectas no se ve compensada, como sería lógico en la zona revirada del trazado y eso se comprueba al ver como las dos lineas de velocidad en esos puntos están igualadas. De hecho reduce la diferencia en tiempo pero no es suficiente. Es un claro ejemplo de una decisión inadecuada.

Hace años, los equipos tenían que guiarse por las indicaciones de los pilotos para adaptar el coche, sin posibilidad de forma de contrastar la información que este suministraba. Era fácil, en ocasiones, engañar a los técnicos del equipo. Con la telemetría es imposible pero crea en muchas ocasiones posibles enfrentamientos entre los dos lados. Los pilotos conducen por sensaciones y a veces no concuerdan los datos aportados por la telemetría con los indicados por ellos. Como todo en la vida, no hay nada perfecto. A la hora de la puesta a punto, hay infinitos cambios que se pueden realizar en un coche carreras.
Como muestra el ejemplo anterior. Se aprecia claramente los efectos que produce en la velocidad punta del coche el simple hecho de cambiar un alerón trasero con mayor o menor carga pero no queda la cosa ahí.  Diferencial, relaciones de cambio, caídas, convergencia, muelles, barras estabilizadoras, amortiguadores, alturas, sistema eléctrico, hidráulico, electrónico son muchos de los cambios que se pueden realizar en un F1 y todos en menor o menor medida producen cambios que se ven reflejados en estas gráficas. Los equipos o saben de ahí que suelan utilizar los libres para hacer comparaciones con sus pilotos. El grado de sensibilidad  es increíble en cada parámetro. Encontrar la clave es una quimera. Es difícil, por no decir imposible pero sin esta tecnología la frontera entre los dos adjetivos sería mucho más lejana. El tiempo irá puliendo y acercando los límites para conseguir la perfección. Aún queda mucho para conseguirlo, pero eso será otra historia.

TODO SOBRE LA FÓRMULA E: TÉCNICA Y FUNCIONAMIENTO

La Formula E ya ha nacido. Fue el pasado fin de semana cuando los nuevos prototipos empezaron su larga andadura. No solo hablo del Campeonato 2014-15, el primero de la historia de esta competición sino más bien un largo y duro camino en busca de la innovación. Esta competición es un verdadero laboratorio cuyo fin es experimentar, probar, desarrollar tecnologías que permita a los fabricantes crear diseños en un marco que combina tecnología y deporte para promover, y sobre todo acelerar la popularidad de los coches eléctricos. Todo lo que se haga irá encaminado aencontrar aplicaciones directas para los vehículos de calle.
Como amante del deporte del motor no podía dejar a un lado este nuevo que formato al que sinceramente no había prestado mucha atención ignorante de la cercanía de la competición pero una vez que recibí un par de comentarios sobre ella me picó la curiosidad y me puse manos a la obra y para ser sincero, no he visto la primera carrera pero os aseguro que la segunda no me la pierdo ni loco ya que me atrae mucho la historia. 

Lo primero que hay que aclarar es que no estamos ante un intento de dar relevo a la Fórmula 1. La Formula E nace independiente y sin la intención de dar sombra a su hermana mayor pero viendo el camino que ha tomado la Federación Internacional de Automovilismo con su política sobre la sostenibilidad energética en la máxima competición yo apostaría que dentro de algunas décadas, muchas menos de las que creemos se producirá una fusión entre ambas para seguir un camino en común. Tiempo al tiempo y estos ojos que lo vean.
Antes de nada para los que anden un poco despistados como yo hace unos días vamos a refrescarles las ideas ¿Qué es la Formula E?

Es una categoría de competición organizado por la FIA con monoplazas eléctricos a baterías que usa el mismo carácter jerárquico que la Fórmula 1. Arrancó este mes de Septiembre en la ciudad de Beijing y consta con un total de 10 grandes premios dos en América del Norte, tres en América del Sur, tres en Europa y dos en Asia disputados por 10 equipos, 20 pilotos, 40 cochesy ojo, con un único diseño de monoplaza en esta primera temporada. Todas las pistas serán circuitos urbanos al estilo de Mónaco.
Si has leído con atención, te habrás fijado que en cada carrera existirán 40 monoplazas para 20 pilotos. Esta idea de dos coches por cada piloto es por exigencias del guión, y es que cada monoplaza de Formula E cuenta con suficiente autonomía para cubrir alrededor de 25 minutos de carrera, obligando a parar en boxes para cambiar de coche y así poder cruzar la meta sin quedarse tirado por el camino.
No hay la menor duda de que hablamos de un auténtico desafío que supondrá una verdadera revolución para todos los implicados. Ninguna de las firmas que han apostado por este proyecto evita tener que reconocer que participar en la Fórmula E es asumir muchísimos riesgos con una hoja de ruta repleta de novedades.
Como digo, en la actualidad es una competición monomarca pero durará poco. En su segunda temporada los equipos tendrán total libertad para trabajar en el apartado técnico del monoplaza. Ahora la normativa es muy restrictiva, no tanto por limitar la competición sino más bien por el elevado costo de desarrollo de todos los elementos que forman los nuevos monoplazas y nadie se metería en ese fregado en la actualidad en solitario. Por esa razón se ha repartido el trabajo. Varios fabricantes desarrollarán las diferentes piezas forman el coche como sucede en otras competiciones menores organizadas por la FIA. Vamos a verlas.

Chasis

El trabajo para la fabricación de los 42 monoplazas esta dividido en dos. Por un lado la empresa francesa Spark Racing Technology diseño los prototipos para luego asociarse con  la compañía italiana Dallara para crear el monocasco, con una estructura de nido de abeja de carbono / aluminio y el resto de componentes de la carrocería ( nido de abeja de fibra de carbono y kevlar). Dallara tiene mucha experiencia en este apartado, son conocidos por construir los chasis de la IndyCar, la categoría de monoplazas más importante de los Estados Unidos, casi nada. Los nuevos monoplazas llamados  Spark-Renault SRT_01E miden 5 metros de largo, 1,8 m de ancho y 1,25 m de tiene el aspecto de un F1 pero con los cuatro neumáticos carenados para reducción la resistencia al avance. De no ser por esa medida la resistencia producida por las ruedas sería tal que no podrían alcanzar velocidades muy altas y la autonomía re vería drásticamente reducida.  La similitud con la IndyCar es grande pero se diferencia de ella en el carenado de las ruedas delanteras. Los monoplazas norteamericanos sólo lo hacen en la parte posterior. El peso mínimo para el conjunto del coche/conductor es de 800kg, 150 más que un F1.  
La FIA limita las variables de configuración del chasis como son la alineación,  los muelles de las suspensiones, la altura de la carrocería, amortiguación y algunos retoques aerodinámicos.

RESS
Es la parte más importante del coche. El SRT_01E Spark-Renault cuenta con un sistema de almacenamiento de energía recargable (RESS), hablando en cristiano, las baterías y condensadores similares a los utilizados en la F1 para activar el MGU-K que pueda suministrar energía para propulsar el coche a través del motor.  El uso del  volante de inercia también es factible. Recordar que este sistema fue utilizado por Williams hace algunos años para almacenar la energía para su Kers. Fue desechado en la F1 aunque se utiliza en otras disciplinas como LeMans, incluso ha dado el salto a la vida diaria y hay trenes eléctricos que circulan gracias a ellos.
La energía para el motor eléctrico proviene de baterías de iones de litio - la misma tecnología que se utiliza en los ordenadores portátiles - que se encuentran detrás del conductor dentro de la célula de seguridad de carbono. El flujo de energía entre la batería y el motor eléctrico es controlado por la electrónica de control del motor. Todos los sistemas eléctricos operan a voltajes muy altos, de hasta 800V. 
El sistema de almacenamiento tiene que ser recargable, de hecho tarda 90 minutos en hacerlo y debe cumplir algunas normas como la pasar los estándares de la FIA, tener un peso máximo de las células y / o condensador/batería no superior a 200kgs y  deben estar certificados con las normas de transporte de las Naciones Unidas como requisito mínimo que comprende un medio de almacenamiento de energía.
El diseño del RESS es gratuito, pero hay que ser homologados por la FIA. Parte de la RESS es las baterías de tracción y el sistema de gestión de la batería que son suministrados por Williams Advanced Engineering.
Posiblemente los súper condensadores se asociarán con la batería para ayudar en el suministro de energía para un máximo de aceleración a corto plazo. El RESS, incluyendo todos los condensadores sólo puede  descargar 30 kWh de energía por carrera, una cantidad menor que la potencialmente acumulada en cuatro litros de gasolina sin plomo. Formula E es un lugar perfecto para probar baterías personalizadas, y es una gran oportunidad para que se produzca un avance importante en los dispositivos de almacenamiento de energía.

En esta imagen vemos el sistema de refrigeración de motor y las baterías. Para ello cuentan con unos radiadores que bajar la temperatura del líquido refrigerante. El sistema cuenta con electro ventiladores que se activarán cuando la velocidad del coche no sea muy alta y eviten así que se colapse el sistema. Los pontones son pequeños haciendo al coche muy aerodinámico ya que se prima reducir al máximo la resistencia. Lo mismo sucede con el alerón posterior. 

Motor

McLaren Electronic Systems suministra el motor eléctrico AC, llamada la "unidad generadora de motor" (MGU) en la jerga Fórmula E. El motor pesa 26 kg y es capaz de crear 268 caballos de fuerza, suficiente para pasar de cero a 100km/h en menos de tres segundos y alcanzar una velocidad máxima de 220 km/h aunque en carrera se limita a unos 178 cv. La potencia restante se reserva para que los tres pilotos “elegidos” tengan la posibilidad de tener un extra  de potencia y así facilitar los adelantamientos. Apretando un botón en el volante contarán con 90 cv extras por un periodo de 5 segundos a su disposición a través del Fan Boost. Pero ¿Eso qué es? Pues un sistema que usa las redes sociales (Facebook, Twitter, etc) para que los seguidores de los pilotos puedan votar a sus favoritos para obsequiarles con la posibilidad de disfrutar de una dosis de potencia extra. 

MGU junto a la unidad de control.

Esto solo se produce en carrera. Tanto en los libres como en la calificación no se impondrá límites algunos en la potencia. A pesar de lo que pueda esperarse de los motores eléctricos, el ruido de los mismos alcanzará los 80 decibelios, más que cualquier vehículo de gasolina. Es algo que ha tenido muy en cuenta la FIA que sabe que el ruido de los motores es la salsa de las carreras.

La electrónica de red y del motor comenzó su desarrollo hace cuatro años. El motor eléctrico acciona las ruedas traseras del coche de carreras a través de una caja de cambios secuencial de cinco velocidades. La entrega de par es casi instantánea, dando al sistema de propulsión de aceleración extremadamente rápida.
Según McLaren, el sistema eléctrico tiene la proporción más alta potencia-peso de cualquier motor de automoción en el mundo. Cuando el conductor levanta el pie del pedal, el motor eléctrico actúa como generador, proporcionando frenado del motor y la carga de la batería al mismo tiempo.El motor gira a velocidades de hasta 17,500rpm, que es similar a la de la Fórmula Uno V8 motores.
La electrónica de control y el motor eléctrico son evoluciones de las piezas creadas originalmente para el deportivo híbrido McLaren P1. En el P1, sin embargo, el motor eléctrico complementa el rendimiento y la eficiencia del motor de combustión interna turboalimentado. La unidad de control del motor que gestiona el sistema de propulsión es la misma unidad que controla todos los motores de IndyCar en los EE.UU., pero con un software diferente.

El desafío más grande con la electrónica de control y motor eléctrico ha sido la gestión del calor y las altas tensiones. Hacer las cosas más pequeñas significa poca masa térmica y así el diseño del disipador de calor y las necesidades de refrigeración son menores.
 
Caja de cambios.
La caja de cambios utilizada en estos coches es secuencial con cinco velocidades y proviene de la firma británica Hewland. Los motivos que defienden la introducción de un cambio secuencial en este esquema de propulsión tienen que ver con las características del propio propulsor eléctrico. Aunque bien es sabido que la disponibilidad de par motor desde bajas revoluciones es su mejor cualidad, gracias a ello el 0-100 Km/h cae en sólo 3 segundos, la oferta de potencia y eficiencia en altas revoluciones se ve comprometida obligando a emplear una transmisión para paliar estos defectos. Esta solución no se está aplicando en el mercado en estos momentos, sin embargo éste podría ser un gran paso para ver transmisiones en los eléctricos que están por llegar. La relación de cambios en fija para ahorrar costes.

Frenos y dirección.
Los frenos llevan dos sistemas hidráulicos independientes Estándar, operados por el mismo pedal. La única novedad es el material de los mismos, es de libre elección por las escuderías. La sección de cada pistón situados en las pinza debe ser circular  y el cuerpo de las pinzas debe estar hecha de aleación de aluminio.
El sistema de dirección no es asistida de cremallera y piñón (se permite la asistencia de potencia). El piloto cuenta con un volante con tablero, exhibición de maniobras, cambio de marchas y levas de embrague.

Neumáticos.
Uno de los aspectos más interesantes de la Formula E, y que al parecer ya está creando escuela en Formula 1 a través de Pirelli, es el uso de un único juego de neumáticos para cada gran premio, y de dibujo mixto para poder soportar condiciones de seco y lluvia sin necesidad de cambio de gomas. Además, buscando esa proximidad de la competición con el vehículo de calle, los monoplazas de Formula E emplean llantas de 18 pulgadas; una de las grandes exigencias de Michelin como único proveedor de neumáticos, además de patrocinador de la Formula E. Su denominación es Michelin Pilot Sport EV, tienen unas medidas 255/40 R18 para el tren delantero y 305/30 R18 para el tren trasero montadas en llantas fabricadas por OZ Racing en aleacion de magnesio. El verdadero desafío estará en encontrar un compuesto capaz de conciliar agarre, duración y eficiencia para extraer el máximo de estos monoplazas eléctricos a baterías en superficies complejas como son los circuitos urbanos con muy baja adherencia y gran presencia de elementos que dificultan la presencia de grip como suciedad, pintura, desperfectos…

Funcionamiento

El planteamiento de la Formula E en cada gran premio difiere bastante de lo que estamos acostumbrados al hablar de competición automovilística. En un único día, el sábado, tendrá lugar la celebración de los entrenamientos, la calificación y la carrera. La duración de cada carrera (ePrix) será cercana a los 60 minutos y requerirá que los 20 pilotos de los 10 equipos participantes realicen un cambio de monoplaza cuando la batería se agote.

Imagen de la primera carrera de la historia.

De acuerdo con las reglas, un piloto debe entrar en boxes para "repostar" pero no pueden montándose rápidamente en un coche con una batería completamente cargada. Los coches deben detenerse en los pits un mínimo de 30 segundos para asegurarse de que todo el equipo de seguridad está activado correctamente antes de volver a entrar en la carrera.
Aunque al principio pueda chocar el concepto, se trata de una idea que dará mucho juego a nivel de estrategias. Eficiencia y alto rendimiento tendrán que encontrar cierto equilibrio para poder llegar al final de cada carrera, algo así como lo introducido en Formula 1 con el uso de caudalímetros.
Pues nada amigos, hasta aquí el repaso a la Formula E. En la actualidad en esta competición lo que importa es la habilidad del piloto dejando a un lado las máquinas pero eso tiene fecha  de caducidad. Si llega a cuajar en el tiempo veremos como se producirá una importante evolución en el tiempo. La reducción tanto en el volumen y tamaño de las baterías será la piedra filosofal de esta categoría. A medida que se vaya produciendo, unido a otras posibles mejoras como puede ser la futura recarga de las baterías mediante métodos inalámbricos, el impulso será definitiva. La Formula E ya es una realidad, Lucas di Grassi tendrá siempre el honor de ser el primer ganador de esta disciplina aunque todavía queda mucho para decidir quién será su primer campeón, pero eso será otra historia.