F1 en retrospectiva: La llegada de un nuevo siglo

Motorsport.com continúa sju vistazo a los cambios tecnológicos que se han presentado en la Fórmula 1 y en esta tercera parte veremos lo que ha sucedido en los últimos años.

Las regulaciones del 2009 representaron una sacudida importante para el deporte, con casi todas las superficies aerodinámicas refinadas para reducir los niveles de carga aerodinámica, mientras que un cambio a los neumáticos slick pretendía alterar la relación entre el agarre aerodinámico y mecánico.

Las reglas habían sido moldeadas alrededor de la investigación hecha por el Grupo de Trabajo de Adelantamientos (OWG por sus siglas en inglés) para permitir que los monoplazas tuvieran la capacidad de concretar más adelantamientos cambiando la forma de la estela producida por el coche líder y la susceptibilidad del coche que se arrastra a él.

2009 rules package overview
2009 rules package overview

Photo by: Giorgio Piola

Los cambios principales se centraron en la distribución del flujo de aire alrededor del coche, con el ala delantera fijada para emparejar la envergadura del coche, permitiendo poner al alcance de los diseñadores una forma de empujar más flujo externo. 

Sin embargo, los 500mm centrales del ala fueron designados a una zona prohibida para los diseñadores, con una sección neutral ordenada por las regulaciones. El intento era controlar cómo el aire que se movía sobre el alerón delantero generaba downforce en la estela de un coche que es arrastrado y disminuye el cambio aerodinámico del balance que ocurre mientras el coche se acerca. 

Ferrari F60 (660) 2009 diffuser comparison with F2008
Ferrari F60 (660) 2009 diffuser comparison with F2008

Photo by: Giorgio Piola

La altura del alerón trasero se incrementó y el difusor se redujo en altura y longitud. La idea era cambiar la forma, la trayectoria y la ferocidad del flujo de aire relativo con la intención de facilitar el acercamiento de los coches.

También se hicieron cambios en el resto de la carrocería alrededor del coche para limitar las diversas aletas y elementos que habían aparecido en los años anteriores.

Los pilotos también debían recibir varias armas para mejorar su arsenal en un combate rueda a rueda, el primero de los cuales estaba recortando el equilibrio aerodinámico del automóvil: la aleta superior del ala delantera podía moverse seis grados, dos veces por vuelta, esto para equilibrar al coche cuando entrara a la estela del otro.

McLaren MP4-24 2009 KERS packaging
McLaren MP4-24 2009 KERS packaging

Photo by: Giorgio Piola

En segundo lugar, el KERS fue introducido, permitiendo que los pilotos dispusieran de hasta 400kj de la energía eléctrica previamente recapturada en las acciones del frenado para ofrecer aproxamadamente 80bhp (o menos) que eran un equivalente de potencial total de a 6.66 segundos de duración por vuelta. 

Fue un comienzo, muy lejos del sistema ERS desplegado por el deporte en 2014, pero que también llegó con dificultades. El sistema pesaba alrededor de 30 kilogramos y, si no funcionaba, sería peso muerto para llevar, lo que significa que necesitaba ganar 6,66 segundos de tiempo de vuelta en la pista para que valiera la pena.

El KERS no demostró ser muy útil en su primer año, dado que ni el equipo campeón Brawn, ni el subcampeón Red Bull utilizaron esa tecnología, poniendo el peso para un mejor uso en otros lugares y conduciendo a un año sabático para que los fabricantes lo refinaran en 2010. 

También se hicieron cambios en el peso mínimo del automóvil a su regreso en 2011 para convertirlo en un sistema imprescindible, en lugar de algo que incluso podría ser utilizado en un circuito dado, como McLaren y Ferrari a veces optaron por hacer en 2009 .

BGP001

La historia de Brawn GP es la materia del folclore, un fénix surgiendo de las cenizas que podría haber resultado muy diferente si no fuera por el apoyo de Mercedes, que suministró su V8 en lugar de la unidad Honda que ya no estaba disponible y quienes vendieron su equipo a Ross Brawn. 

Como sabemos ahora, la unidad de Mercedes era un ajuste mucho mejor que el también ofrecido motor Ferrari. Fue suministrado sin KERS, ya que no encajaba con los mismos criterios y la integración que habría sido posible en el RA109 - pero esto le dio a Brawn GP el margen para trabajar con el peso que habría sido utilizado con KERS y lo colocaría en lugares más convenientes.

Brawn BGP 001 2009 ballast in splitter
Brawn BGP 001 2009 ballast in splitter

Photo by: Giorgio Piola

El divisor se convirtió en el hogar de un gran trozo del lastre, colocándolo en una posición baja con dirección al suelo y hacia adelante para ayudar a CoG, mejorando el equilibrio del coche. Además de esto, el equipo optó por correr con un dispositivo de quitanieves, que con la pérdida de la longitud del alero en las nuevas regulaciones ayudó a recoger el flujo de aire bajo la nariz y redistribuirlo en áreas clave en el borde delantero del piso..

Brawn BGP 001 2009 cutaway engine installation detail
Brawn BGP 001 2009 cutaway engine installation detail

Photo by: Giorgio Piola

El cambio de motor podría haber convertido fácilmente el BGP001 en un perro, pero fue una de las muchas áreas del coche que en realidad le ayudó a sobresalir. Honda trabajó temprano en las regulaciones de 2009, sacrificando el 2008 dado que la marca sabía que podía obtener una ganancia importante si hacía lo correcto. 

El proyecto trabajó fuera del alcance de las regulaciones que enfrentamos hoy, con múltiples túneles de viento que funcionaban en gran parte para diseñar varias interacciones de lo que se convertiría en la RA109. Este período de gestación expansivo y más largo permitió al equipo mirar varias opciones y ser más preciso para áreas claves del coche.

Brawn BGP 001 2009 front wing flap adjuster detail
Brawn BGP 001 2009 front wing flap adjuster detail

Photo by: Giorgio Piola

Claramente, el doble difusor totalmente integrado se mantuvo en buen estado en comparación con aquellos que tuvieron que adoptarlo retrospectivamente. Pero el diseño del ala delantera del Brawn también presentaba un enfoque diferente, compartimentando la aleta ajustable a una sección interior más pequeña, permitiendo que la parte externa, incluida la placa final del ala, se usara para dar forma al flujo de aire que pasa sobre y alrededor de la cara frontal del neumático.

Brawn BGP 001 2009 front view detail comparison
Brawn BGP 001 2009 front view detail comparison

Photo by: Giorgio Piola

El menor posicionamiento del alerón delantero en comparación con 2008 también hizo que el equipo pensara diferente sobre el posicionamiento de la suspensión delantera y los brazos de dirección. Ahora tenían un papel en que jugaban para el control de cómo el flujo de aire transcurría por el ala delantera e impactaba en las estructuras bajas y, por lo tanto, se colocaban uno detrás del otro alargando su superficie total.

Brawn BGP 001 2009 sidepod turning vane
Brawn BGP 001 2009 sidepod turning vane

Photo by: Giorgio Piola

Los dispositivos laterales del BGP001 también eran muy delgados, permitiendo una profunda rebaja en la cara frontal, maximizando la trayectoria del flujo de aire a la parte trasera del coche.

Una de las rarezas del monoplaza de Brawn es que nunca vimos su ajuste con el motor Honda y, por lo tanto, no sabemos dónde habría estado sentado en el orden de la jerarquía en esas condiciones, pero el coche sirvió como un ejemplo de cómo los equipos pueden triunfar sobre la adversidad si existe una planificación avanzada. 

2010-2013

Red Bull RB6 low-line exhaust to blow the diffuser
Red Bull RB6 low-line exhaust to blow the diffuser

Photo by: Giorgio Piola

Los cambios realizados para 2009 fueron vastos y abrieron varios canales de innovación, siendo el primero y más polémico el doble difusor. El F-Duct que siguió en 2010 y la posterior aparición de difusores conducidos por los gases de escape a mediados de 2010 fueron sólo la punta del iceberg a medida que los equipos buscaban interpretaciones inteligentes de las regulaciones para mejorar el arrastre de sus monoplazas. Brawn BGP 001 2009 diffuser exploded overview

Brawn BGP 001 2009 diffuser exploded overview

Photo by: Giorgio Piola

Los dobles difusores que causaron controversia en 2009 ayudaron a desentrañar los cambios iniciales, con la estela generada por el coche en la delantera significativamente diferente a la estudiada por el OWG.

Esto neutralizó la intención del ala delantera móvil, que desapareció sin miramientos de la normativa en 2010, ya que no estaba siendo utilizada por los pilotos, que no estaban teniendo el cambio de equilibrio que se esperaba cuando se elaboraron las regulaciones.

McLaren MP4-25 2010 rear wing with f-duct
McLaren MP4-25 2010 rear wing with f-duct

Photo by: Giorgio Piola

McLaren cambió el juego en 2010 con su dispositivo de "entrada en pérdida" en el ala trasera, conocido en casa como RW80 pero posteriormente llamado el F-duct por los medios de comunicación. El equipo había encontrado una manera de reducir drásticamente la carga aerodinámica trasera y arrastrarla a través del uso de un sistema de conmutación de fluidos.

El concepto inicial de McLaren fue rápidamente copiado por el resto de la parrilla, pero el equipo de Woking merece una mención especial por su tenacidad en diseñar un sistema relativamente simple, pero que eludió elegantemente numerosas regulaciones para lograr sus objetivos.

La FIA no era aficionada a la interacción del conductor necesario para desplegar el sistema, sin embargo, con varias formas de despliegue que invariablemente impiden la capacidad del piloto para operar el coche.

Los elementos de las regulaciones que permitieron su introducción se reformularon pero la FIA aprendió una valiosa lección sobre cómo resolver el problema del adelantamiento, con el Sistema de Reducción de Arrastre introducido en 2011.

Durante esta fase del reglamento, quedó claro que algunos de los equipos estaban usando aeroelasticidad en su ventaja, principalmente en el ala delantera del coche.

La FIA se vio obligada a realizar numerosos cambios en la reglamentación entre 2009 y 2013 con el fin de restringir la práctica de la flexibilidad, ya que los equipos buscaron formas cada vez más ingeniosas para eludir las pruebas de carga que los coches experimentaban en las verificaciones.

2014 - La era híbrida

Durante años, los que participaron o siguieron el deporte creían que había demasiado énfasis en el rendimiento aerodinámico en la Fórmula 1. Fue así que la FIA parecía dispuesto a introducir nuevas regulaciones, que inicialmente se esperaba para el 2013, pero retardó un año, con la intención de poner a los motores de nuevo bajo los reflectores. 

Las primeras conversaciones con los equipos, los fabricantes y el órgano rector destacaron la necesidad de que la Fórmula 1 impulsara el desarrollo futuro dentro de la industria automotriz, alineando el gasto del fabricante con lo que los consumidores podrían ver en los modelos de producción.

Se presentaron numerosas soluciones, incluyendo un motor en línea de cuatro cilindros, capacidad de ERS en las ruedas delanteras y una serie de soluciones de turbocompresor.

Renault 2014 powerunit exploded view
Renault 2014 power unit exploded view

Photo by: Giorgio Piola

La decisión final fue un motor de 1600cc, con un solo turbocompresor, que debía ser instalado en el centro del coche y emparejado a una unidad regeneradora (MGU-H), que se podía utilizar para retardar el turbocompresor y recuperar la energía o acelerar y reducir el retraso del turbo.

Una unidad regeneradora de mayor capacidad que la utilizada en KERS también se uniría al cigüeñal y se utilizaría un almacén de energía mucho mayor (batería).

Las revoluciones del motor se reducirían de 18.000 rpm a 15.000 rpm, aunque las restricciones de flujo de combustible verían que la curva de potencia se disipaba justo por encima de 12.000 rpm en cualquier caso. Un máximo de 100 kg de combustible podría ser utilizados en condiciones de carrera, con un caudal máximo de combustible de 100kg / h.

Al igual que en el caso del KERS, el nuevo ERS era escalable en función de las condiciones de la pista, con el piloto capaz de ajustar la cantidad de energía recuperada y desplegada con los ajustes realizados en el volante.

A diferencia de KERS, el despliegue del ERS distribuye energía basada en el modo actual seleccionado y la posición del pedal del acelerador aplicada, ya que está intrínsecamente ligado a la producción total del automóvil.

La MGU-K, conectada al cigüeñal, puede dispensar un máximo de 120 kw o aproximadamente 160 bhp, de los cuales 4 mj pueden ser utilizados desde el almacén de energía por vuelta, puede recuperar y almacenar 2 mj por vuelta mientras que la energía recuperada y dispensada por el MGU-H es ilimitado.

Sin embargo, el aspecto más interesante es que la energía puede fluir entre la MGU-K y la MGU-H a través del sistema de control sin necesidad de ser almacenada, permitiendo que una MGU alimente la otra, creando un sistema energético más eficiente. 

2014 Regulation change overview, using Red Bull RB9 to compare
2014 Regulation change overview, using Red Bull RB9 to compare

Photo by: Giorgio Piola

Aerodinámicamente, las regulaciones de 2014 buscaron continuar con la tendencia a la baja de downforce que se podía extraer, con el ala delantera reducida en 150 mm de ancho, la altura de la punta de nariz y la transición entre la nariz y el chasis sometidos a un posicionamiento mucho menor para cumplir con razones de seguridad, pero también para reinar en las ganancias aerodinámicas que se lograron durante la última fase de regulación. 

Se introdujo un larguero universal de protección contra impactos laterales para combatir las variables soluciones que aparecieron en toda la parrilla para adaptarse a los objetivos aerodinámicos y de peso de cada equipo. 

El ala de la viga inferior se retiró por completo, mientras que el área de la caja superior para el plano principal y la solapa superior se redujo en 20 mm, afectando también al DRS.

La zona de exclusión centralizada en la parte trasera del automóvil que permitía elementos tales como el asiento del monocasco se incrementó de 150 mm a 200 mm ya que también tenía que facilitar el escape.

Los cambios para el 2014 fueron por lo tanto extensos, pero quizás fueron un poco demasiado lejos, borrando la fuerza del coche en un punto en el que de repente se tornaron 60 kg más pesado, debido a los componentes adicionales de la unidad de potencia.

Todo el mundo parecía inmediatamente consternado por la relativa pérdida de ritmo de los coches y los tiempos tan cerca que estaban de otras series como la GP2.

La cuestión era que con demasiado downforce se había erosionado en un punto cuando era necesario acelerar el peso adicional a través de las curvas. Además, la comprensión de la tecnología de la unidad de potencia era también muy inmadura.

Como hemos visto en los años siguientes la situación se enderezó, con los coches de 2016 siendo más rápidos que sus hermanos de 2014 e incluso con tiempos más rápidos. 

Mientras que el cambio era necesario para estabilizar la parrilla, especialmente en términos del reinando en Mercedes, las regulaciones 2017 podrían llevar a menos oportunidades de rebases. 

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Series F1
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