Fórmula 1: um calor de 1.200ºC Os discos de freio dos bólidos mais

PRESS RELEASE
5 DE JANEIRO DE 2005
Fórmula 1: um calor de 1.200ºC
Os discos de freio dos bólidos mais velozes do mundo superam esta
marca. Mas a alta temperatura é uma inimiga comum a praticamente
todos os sistemas destes carros. Até mesmo a suspensão é monitorada
constantemente, pois os gases do escapamento aquecidos a 900º C
oferecem perigo de quebra a mais de 300 km/h, o que causaria acidentes
trágicos. Leia a seguir como o calor obriga os engenheiros a usar o
máximo de sua criatividade e buscar soluções inovadoras.
De San Marino ao Bahrein, pistas diferentes oferecem condições climáticas
bastante diversas, com temperaturas ambientes indo de apenas 12º C a 45º C.
Apesar de o observador não especializado dificilmente perceber, para suportar
o calor, os carros de F1 empregam diferentes sistemas de refrigeração para
cada autódromo. Estes dispositivos são desenvolvidos no túnel de vento e
possuem dois objetivos: levar o carro até o fim da prova, comprometendo seu
desempenho o mínimo possível. Mas a influência da temperatura não se
restringe à capacidade de refrigeração do carro, pois muitas de suas funções
são sensíveis ao calor.
Motor e chassi
Devido à sua influência direta na refrigeração dos componentes mecânicos, a
temperatura ambiente condiciona o desempenho e a resistência durante as
corridas. As entradas de ar colocadas na tampa do motor são projetadas para
permitir que os engenheiros controlem as condições térmicas do motor e do
câmbio. A necessidade de resfriar o motor deve-se a uma relativa ineficiência
no processo de combustão, cujo calor escapa do interior do motor para o
restante do veículo.
Como em todos os motores de combustão interna, a eficiência térmica de um
V10 moderno é de cerca de apenas 30%. Isso significa que quando os 850 cv
do F1 são transmitidos para as rodas traseiras, cerca de 2.000 cv são
dissipados na forma de calor ou de outras maneiras (como gasolina não
inflamada na combustão). “Mais de 50% da perda ocorre em forma de calor”,
explica o diretor-executivo de engenharia da equipe Renault F1, Pat Symonds.
“Cerca de 120 kW são absorvidos pelo óleo e outros 160 kW, pela água. Mais
de 30% da energia restante é perdida através dos tubos do escapamento.”
A confiabilidade e resistência de um carro de Fórmula 1 dependem de sua
capacidade de resfriar as partes internas, uma missão particularmente difícil
quando a temperatura ambiente é elevada. A tarefa dos engenheiros é
canalizar o ar o mais rápido possível pelos chamados sidepods (caixas laterais,
que ficam nos dois lados do carro) e radiadores, mesmo que este fluxo seja
equivalente a não mais que 15% da velocidade do carro na pista. A 300 km/h,
por exemplo, o ar que passa pelos radiadores viaja a apenas 45 km/h.
Enquanto isso, a temperatura dos sistemas de refrigeração de água e óleo
depende de diferentes parâmetros: o primeiro é resultado da potência média
usada ao longo do circuito e é de cerca de 120ºC durante as corridas graças ao
uso de um sistema pressurizado (3,75 bar) que aumenta o ponto de fervura da
água. A temperatura do óleo é mais influenciada pela velocidade do motor e é
de aproximadamente 100ºC.
A refrigeração é garantida por dutos de entrada e saída cuidadosamente
projetados. Os sidepods oferecem ar fresco em volume suficiente. Mas para
retirar o ar quente do veículo a Renault F1 emprega saídas localizadas ao
longo da tampa do motor. Elas incluem “chaminés”, que são os escapamentos
e grades localizados na parte inferior da carenagem. Os projetistas do modelo
R24 optaram por colocar o radiador de óleo do lado esquerdo do carro, o que
explica a natureza assimétrica das chaminés.
De fato, o desafio é garantir ótima refrigeração sem depreciar a eficiência
aerodinâmica. Cada abertura na carenagem, mesmo que pequena, prejudica a
velocidade, pois a downforce (força aerodinâmica que empurra o carro contra o
solo) pode variar em até 5% – ou o equivalente a 0,4 segundo por volta, o
suficiente para se perder várias posições no grid, dependendo da pista.
Esta perda de até 5% de downforce varia dependendo se a equipe está usando
configuração para máxima ou mínima refrigeração, apesar de pesquisas em
andamento terem limitado esta influência. A perda aerodinâmica resultante da
redução de 10ºC na temperatura sob a tampa do motor é hoje cerca de 80%
menor do que era no ano 2000!
Pneus: os únicos elos
O desempenho na pista é condicionado direta e essencialmente pela forma
como os pneus trabalham. A downforce aerodinâmica e a geometria da
suspensão têm um único objetivo: otimizar as condições nas quais trabalham
os únicos elos entre o carro e o asfalto. A eficiência dos pneus depende em
grande parte de sua temperatura, que deve ser idêntica na frente e na traseira,
no lado direito e no esquerdo, e ao longo de toda a banda de rodagem.
A temperatura de trabalho ideal dos pneus é de aproximadamente 100ºC e é
por isso que são mantidos sob cobertores térmicos antes de serem usados. A
temperatura do piso asfáltico – que pode superar 50ºC em circuitos como
Bahrein e Hockenheim – também deve ser levada em consideração quando se
escolhe o composto ideal para um Grande Prêmio.
Aerodinâmica
O ar quente é menos denso que o ar frio. Desta forma, por ser menos denso,
oferece menor resistência à passagem do carro e, assim, também produz
menos downforce aerodinâmica. Nesta situação, apesar de podermos
encontrar velocidades do vento idênticas em condições atmosféricas de
temperaturas distintas, os engenheiros podem aumentar ou diminuir a
inclinação das asas de acordo com o calor maior ou menor.
Suspensão: um risco
Caso os triângulos da suspensão sejam expostos à fumaça aquecida a até
900º dos escapamentos, eles podem quebrar e causar sérios acidentes. Por
isso, a equipe utiliza escapamentos estilo periscópio, que expelem os gases
para cima, por sobre a tampa do motor. Mesmo assim, caso o escapamento
quebre, o risco é grande. A fim de garantir que os níveis de calor sejam sempre
aceitáveis, a Renault F1 usa pequenos termômetros adesivos que são
monitorados a cada parada do carro.
Sistema de freios
A força frenante gerada pelos freios de carbono é quase instantânea. Em
temperaturas abaixo de 400ºC, o desempenho dos discos e pastilhas é
limitado. Sua eficiência máxima só é atingida a partir de 650ºC. Mas, caso
aqueça demais, o carbono sofre oxidação, o que resulta em desgaste
excessivo. Ainda assim, sob forte frenagem, a temperatura do carbono chega a
1.200ºC (com acréscimo de cerca de 200ºC para cada décimo de segundo em
que o freio permanece aplicado).
Na reta, os dutos localizados entre as rodas fornecem refrigeração suficiente
para manter os discos abaixo do limite de oxidação. A Renault F1 desenvolveu
uma gama de dutos que podem ser utilizados de acordo com as características
de cada pista. Entre os dois extremos – os dutos maiores e os menores que a
equipe tem à disposição – o desempenho aerodinâmico do carro pode variar
cerca de 1,5%, o que representa 1 km/h de velocidade na reta.
Pilotos também sofrem
Em dias muito quentes, o cockpit pode tornar-se uma sauna com temperaturas
acima de 60ºC. Para piorar, o pequeno defletor à frente do piloto, que também
serve de pára-brisas, tem a função de impedir que o fluxo aerodinâmico seja
perturbado pelo capacete do piloto – o que também o priva de ar fresco!
“Geralmente, a única solução para manter-nos refrigerados é abrir um
pouquinho o visor do capacete nas retas”, diz o piloto Fernando Alonso.
“Algumas equipes abrem um orifício no bico dos carros, mas isso produz uma
pequena perda de eficiência aerodinâmica. Mas vale a pena a gente se
esforçar por cada milésimo de segundo ganho por volta. Ganhando um
pouquinho aqui e outro ali, fazemos um carro cada vez mais rápido.”
Imagens:
Você está recebendo em anexo imagens em baixa resolução. As imagens com alta resolução
podem ser baixadas do site http://www.press.renault.com.br.
Como o R24 “respira” - Os atuais sistemas de
refrigeração são desenvolvidos no túnel de vento.
Eles devem satisfazer a dois requerimentos
básicos: apesar do fato de que manter as partes
mecânicas resfriadas leve a uma queda em
eficiência aerodinâmica, eles precisam permitir que
o carro chegue ao final da corrida e, ainda, devem
garantir que se atinja o máximo em termos de
desempenho.
Fluxo de ar e radiadores - O ângulo de instalação dos
radiadores do R24 visa favorecer as linhas
aerodinâmicas dos sidepods. O fluxo de ar que passa
através deles é canalizado para as várias saídas que
são projetadas para prejudicar o mínimo possível o
desempenho geral do carro.
Assessoria de Imprensa da Renault do Brasil – Gerson Almeida
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