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Análisis técnico de Giorgio Piola
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Análisis técnico de Giorgio Piola

Cómo Mercedes llevó el desarrollo de los frenos a otro nivel

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Cómo Mercedes llevó el desarrollo de los frenos a otro nivel
Por:
Coautor: Matthew Somerfield
31 mar. 2020 16:46

Mercedes dejó claro desde el comienzo de la pretemporada que todas las partes de su Fórmula 1 2020 se han mejorado respecto a 2019; y los frenos también.

Aunque la mayor parte de la atención en la pretemporada de la F1 2020 se la llevó el sistema DAS de Mercedes y el cambio en el concepto de pontones, han trabajado intensamente en otras zonas menos obvias, como los frenos. Esto hace destacar la atención al detalle que el equipo ha puesto en el W11

La campana del disco de freno delantero es un componente que generalmente divide a los equipos en dos tendencias: los que buscan la mayor rigidez (como Ferrari) y aquellos que centran su atención en la máxima ligereza (como Red Bull).  

Sin embargo, en el caso de Mercedes, parece que ha mirado al pasado de la F1 para inspirarse, ya que su campana tiene forma de cono truncado y está llena de agujeros. Esto no solo ofrece la rigidez necesaria reduciendo el peso, sino que también ofrece beneficios aerodinámicos. 

Desde 2012, cuando Adrian Newey introdujo una solución innovadora en el RB8, los equipos han buscado sus propios diseños para tener en cuenta una función secundaria: la aerodinámica. 

El eje soplado desarrollado por Red Bull, que tomaba aire del conducto de freno y lo sacaba a través de agujeros en el lateral del eje de la rueda, lo descubrió Giorgio Piola en el segundo Gran Premio del año. 

Detalle del eje soplado del Red Bull RB8

Detalle del eje soplado del Red Bull RB8

Photo by: Giorgio Piola

Pero no fue hasta el GP de Mónaco, donde Mark Webber ganó, que la FIA decidió actuar. 

Charlie Whiting consideró la combinación de orificios en la rueda y el eje, junto con la rotación del tubo en forma de cono del eje, un "dispositivo aerodinámico móvil" y declaró este y otras soluciones relacionadas del RB8 como ilegales, exigiendo que se retirasen para el GP de Canadá.

Conducto de freno del Williams FW35

Conducto de freno del Williams FW35

Photo by: Giorgio Piola

Sin embargo, los equipos no se contentaron con archivar esta idea en un cajón, y Williams fue el primero en encontrar una forma legal de emular el concepto la siguiente temporada.

El FW35 contaba con un tubo del eje hueco con una boquilla fija dentro. Se alimentaba de flujo de aire de una manera similar a la solución prohibida de Red Bull, pero ya no giraba alrededor del plano del eje. Esta versión pudo no haber tenido la misma potencia, pero aun así ayudó a limpiar parte de la turbulencia creada por la rueda y el neumático.

Durante las siguientes temporadas, muchos equipos desarrollaron su solución hasta que la FIA decidió prohibirlo cuando redactó la normativa 2019. 

Interesantemente, Mercedes nunca persiguió el concepto del eje soplado, pero utilizó las herramientas disponibles en el alerón delantero para ayudar a gestionar sus turbulencias. 

Sin embargo, la normativa cambio para 2019 eliminando la mayoría de estas herramientas, quitando las complejidades aerodinámicas de los alerones y la confianza de Mercedes en ellas. 

El equipo de Brackley, como sus rivales, ha encontrado en los últimos años maneras de llevar el flujo de aire a través del conducto de freno de tal manera que se considere refrigeración de los frenos, aunque claramente están al límite de lo que podría calificarse como dispositivo aerodinámico. 

Flujo de aire de los Mercedes AMG F1 W11

Flujo de aire de los Mercedes AMG F1 W11

Photo by: Giorgio Piola

La canalización interna cruzada, que se ve aquí en el W11 (izquierda), pero que también estuvo presente en el W10, constituye uno de estos dispositivos, ya que su único propósito es sacar aire por la cara de la llanta. La canalización está controlada de tal manera que la boquilla cae cerca del borde creado en el reglamento para ilegalizar el eje soplado. 

La normativa técnica establece en su apartado 11.4.3: "Ningún flujo de aire debe pasar a través de una sección circular de 105 mm de diámetro con un centro a lo largo del eje y su plano coincidiendo con la cara interna de fijador de la rueda descrito en el artículo 12.8.2".

Por supuesto, este no es el único conducto que tiene propósitos aerodinámicos, ya que hay otros dos en el propio tambor (derecha), uno de los cuales está en la base, mientras que el otro se entreteje con la zanja formada en la superficie del tambor.

Comparación del disco de freno del Mercedes AMG F1 W11

Comparación del disco de freno del Mercedes AMG F1 W11

Photo by: Giorgio Piola

Tras un gran éxito con la solución en 2019 y después de buscar maneras de potenciarla aún más, debemos prestar atención a la campana de freno del W11, que ha sido modificada enormemente para 2020.

El diseño del RB8 podría considerarse un predecesor de este, con numerosos orificios situados muy precisamente en la superficie de la campana para crear un gran efecto aerodinámico que intensifica el flujo de aire a través del conjunto y hacia la cara de la llanta para condicionar la estela turbulenta de las ruedas. 

No está claro si la FIA ha revisado esto, considerando el precedente establecido por la solución de Red Bull, pero basta con decir que Mercedes justificará la inclusión de estos agujeros con el objetivo de ahorro de peso y que cualquier función aerodinámica es simplemente una consecuencia de ello.

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Una vez más, este es un ejemplo de cómo los equipos de F1 buscan rendimiento, ya que un componente que puede parece inocuo para la mayoría, se transforma en una inteligente solución aerodinámica. También habla de las metodologías de diseño que tiene Mercedes que, así como en otras muchas facetas del coche, no han dejado nada sin remover en busca de la perfección.

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Flujo de aire del tapacubos del Ferrari F2007 (658) en 2007

Flujo de aire del tapacubos del Ferrari F2007 (658) en 2007
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Foto de: Giorgio Piola

En 2007, Ferrari presentó un diseño de tapacubos que convenció a la FIA de que se estaba utilizando para mejorar la refrigeración de los frenos. Ahora, se podría argumentar que se trataba de una función secundaria, ya que el diseño en realidad tenía un atractivo aerodinámico de mayor alcance: modificar la turbulencia creada por la rueda y el neumático. La última solución de Ferrari diseñó una boquilla para que la corriente de aire se escapara, no solo creando una vía más definida, sino también mejorando la velocidad de extracción. Otros equipos se subieron rápidamente a este carro, dándose cuenta de los beneficios que ofrecía una solución tan simple.

Tapacubo del McLaren MP4-23

Tapacubo del McLaren MP4-23
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Foto de: Giorgio Piola

La introducción de estos tapacubos en las ruedas resultó en una explosión de nuevos diseños que llegaron para 2008. McLaren introdujo su diseño estilo pico de pato que no solo transmitía el flujo de aire a través del conjunto del freno, sino que también lo alteraba físicamente alrededor de la cara exterior del neumático.

Tapacubo del Honda RA108 en 2008

Tapacubo del Honda RA108 en 2008
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Foto de: Giorgio Piola

Otros equipos, como Honda, tenían soluciones similares, que extendían la superficie del tapacubos más allá de la llanta para influir mejor en las estructuras de flujo vecinas.

Tapacubos varios del McLaren MP4-23 en 2008

Tapacubos varios del McLaren MP4-23 en 2008
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Foto de: Giorgio Piola

Las diversas soluciones de tapacubos utilizadas por McLaren durante 2008.

Cubierta de la llanta del Brawn BGP 001 en 2009

Cubierta de la llanta del Brawn BGP 001 en 2009
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Foto de: Giorgio Piola

Nuevas regulaciones llegaron en 2009, pero las cubiertas de las ruedas todavía estaban permitidas, por lo que los equipos modificaron sus diseños para adaptarlos a la forma en que el flujo de aire que emitían interactuaba con las nuevas aletas delanteras.

El tapacubos del BrawnGP BGP001 vio cómo la boquilla se movió hacia el cuarto delantero de la mitad inferior del mismo, en lugar de hacia la parte trasera, alterando la interacción del flujo de aire con el flujo que sale de un alerón delantero más ancho.

Tapacubos del Force India VJM02

Tapacubos del Force India VJM02
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Foto de: Giorgio Piola

orce India adoptó un estilo similar al de McLaren con los tapacubos, ya que el VJM02 presentaba un perfil en forma de cuña para guiar mejor el flujo de aire.

Cambios en la rueda del Ferrari F10

Cambios en la rueda del Ferrari F10
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Foto de: Giorgio Piola

Los tapacubos fueron prohibidos a partir de 2010, ya que se enfrentaron a la nueva normativa que se suponía que mejoraría los adelantamientos. Estos ayudaron a crear un exceso de flujo hacia afuera y, al hacerlo, expandieron el perfil general de la estela del monoplaza, creando más turbulencias para el coche que viniese detrás.

Ferrari buscó compensar algunas de sus pérdidas con un nuevo diseño de carenado de rueda que controlaba mejor algunas de las inestabilidades aerodinámicas creadas por la propia rueda.

Rueda del McLaren MP4-27

Rueda del McLaren MP4-27
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Foto de: Giorgio Piola

Es algo que todos los equipos observaron y todos idearon sus propias soluciones, como este diseño de McLaren en 2012, que presentaba grandes agujeros en el borde exterior de la llanta.

Eje soplado del Red Bull RB8. En rojo se muestra el flujo de aire expulsado cuando el eje gira (flecha azul)

Eje soplado del Red Bull RB8. En rojo se muestra el flujo de aire expulsado cuando el eje gira (flecha azul)
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Foto de: Giorgio Piola

Sin embargo, la solución introducida por Red Bull en 2012 fue el punto de inflexión y, aunque se consideró ilegal, se convirtió en el precursor de los diseños que surgieron a partir de entonces.

Conducto de freno delantero Williams FW35

Conducto de freno delantero Williams FW35
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Foto de: Giorgio Piola

Williams fue el primero en crear una versión legal del diseño de Red Bull en 2013, utilizando un eje hueco que permitía que el flujo de aire capturado por la entrada del conducto de freno se canalizara por el extremo abierto del eje.

El equipo incluso complementó esto con una boquilla conformada dentro del eje que dirigiría mejor el flujo de aire al mezclarse con la turbulencia creada por la rueda delantera y el neumático.

Freno delantero y conducto de freno del Red Bull RB9

Freno delantero y conducto de freno del Red Bull RB9
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Foto de: Giorgio Piola

Otros diseños similares llegaron rápidamente, con Red Bull equipando al RB9 una solución similar a la vista en Williams.

El conducto de freno delantero y el eje soplado del Ferrari F14 T

El conducto de freno delantero y el eje soplado del Ferrari F14 T
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Foto de: Giorgio Piola

Ferrari se unió al grupo en 2014, cuando instaló una solución de eje soplado en el F14-T.

Pinza delantera del Ferrari SF15-T

Pinza delantera del Ferrari SF15-T
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Foto de: Giorgio Piola

Esta fue seguida en 2015 de un diseño revisado para el SF15-T.

Eje soplado del Haas VF-16, que fue cerrado en Bakú

Eje soplado del Haas VF-16, que fue cerrado en Bakú
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Foto de: Giorgio Piola

Haas, utilizando los mismos componentes que Ferrari, también utilizó un eje soplado en su coche de 2016, pero de vez en cuando optó por cerrar la salida, como se ve aquí en Bakú.

Conducto de freno delantero del Renault R.S.18

Conducto de freno delantero del Renault R.S.18
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Foto de: Giorgio Piola

El Renault RS18 utilizó un eje soplado, aprovechando la influencia aerodinámica que podría tener sobre la turbulencia creada por el neumático delantero y la rueda.

Detalle del eje roto del Red Bull Racing RB13

Detalle del eje roto del Red Bull Racing RB13
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Foto de: Giorgio Piola

Esta imagen del Red Bull RB13, cuando uno de los mecánicos usa un ventilador para enfriar los frenos, muestra cómo se expulsa el flujo de aire del eje.

Modelo para la normativa 2021

Modelo para la normativa 2021
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Foto de: Giorgio Piola

Los tapacubos volverán en 2022, como parte del esfuerzo para ayudar a mejorar la aerodinámica del coche para que los monoplazas puedan rodar mucho más cerca unos de otros.

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Autor Giorgio Piola