13-08-2014, 03:00
(Este mensaje fue modificado por última vez en: 13-08-2014, 03:15 por ethernet.)
(08-08-2014, 21:22)El abuelo escribió: Esatamos de acuerdo en que mejor decir las cosas por su nombre, Ethernet.
Por eso, para no confundir, prefiero ponernos de acuerdo en unidades a usar.
Para potencia UTIL (aplicada a las ruedas) yo uso y voy a usar, CV. Es lo que todos van a entender.
Para potencia de los generadores (MGUH /MGUK) mas claro para todos es kW (kiloWatio) y aparte, son las unidades en las que viene expresado en la normativa (MGUK, 120kW max)
Y para energía (baterías) los MegaJulios (Mj) tal y como tambien vienen especificado en la normativa (4Mj por vuelta disponible, 2Mj de carga desde MGUK)
Las conversiones y calculos son sencillos:
Mj / kW = Segundos
1Kw* 1s= 1000J = 1MJ
Y para pasar kW a Cv, solo hay que multiplicar por 1,36.
1kW=1.36 Cv
El motor termico ICE.
Dicen que la ventaja de Mercedes con respecto a sus rivales es de 50CV.
Como solo hay dos motores que transmitan potencia a las ruedas, y uno tiene la potencia limitada por normativa ( MGUk, max 163Cv, 120kW)
Opción1: Todos usan la maxima potencia del MGUK = el extra de potencia de Mercedes solo puede venir del motor de combustión, por un mejor rendimiento.
Opción 2: El resto de motorista no usan los 163 Cv del MGUK -
Opción 3: Ambas
¿Con cual te quedas?
Puedes usar la unidad de potencia que quieras. Con tal de que no vuelvas a decir que el MGU-H no genera potencia, me llega.
A mi me resulta mucho más cómodo usar Kw, porque facilita los cálculos.
El error de conversión que has puesto ya te lo ha comentado Terrorvision. Me alegra que haya sido otro forero y no yo.
Sobre la pregunta que me haces, me ha recordado a un amigo mío que tenía una academia de Ingeniería Industrial que decía tener un alumno que era un pesado y que le iba a mandar problemas ocultándole datos.
Desde hace mucho tiempo llevo pensando sobre lo que pasa en las calificaciones y las carreras en ese aspecto.
Cuanto más lo pienso y hago cálculos, más me doy cuenta que esa pregunta tiene diferentes respuestas en base a los parámetros que elijas, muchos de ellos de forma arbitraria, o haciendo una estimación que conlleva una simplificación abocada a contener errores.
Aún con esas limitaciones, voy a poner lo que yo creo que pasa comparativamente en Ferrari y Mercedes.
Lo primero es que es muy diferente responder esa pregunta para calificación que para carrera.
Lo segundo que es muy diferente responder a esa pregunta para un circuito corto, que para uno largo.
Lo tercero que es muy diferente responder esa pregunta para circuitos de longitud similar pero con muchas más curvas uno que otro.
Lo cuarto que es muy diferente el comportamiento a principio de carrera o en aquellos circuitos en lo que se vean obligados a ahorrar combustible.
Y lo quinto, que para hacer algún cálculo con alguna similitud con la realidad debemos dar unos valores a la capacidad de generación del MGU-H de cada motor. Y eso es bastante arbitrario y en base a rumores de paddock.
Aún con todas las limitaciones, voy a hacer una exposición de lo que creo que puede pasar en calificación y en carrera en 2 circuitos, uno corto (cojo Canadá por una gráfica que acabo de ver por primera vez) y uno largo (cojo Spa por ser el más largo, y ser el próximo GP)
Los valores que doy para la potencia máxima de generación del MGU-H de ambos equipos son:
Ferrari: 100 Kw (algo más de 135 caballos). Se rumorea que puede pasar de 140, pero bueno.
Mercedes: 140 Kw ( rondando los 190 CV). Es lo que se dice que puede generar.
Según eso, en un Canadá en Q3 (circuito corto):
Me baso en esta gráfica de un forero de F1technical llamado Reca, que ha analizado el tiempo de acelerador, frenado y revoluciones de la vuelta de pole de Rosberg en Canadá. El tiempo está en la gráfica pero para facilitar cálculos asumo que tardó 1:15. De ese tiempo está:
15 segundos frenando o sin acelerar todavía (coasting)
44 segundos acelerador a fondo.
16 con acelerador parcial.
Gráfica:
![[Imagen: dIuAH4D.jpg]](http://i.imgur.com/dIuAH4D.jpg)
Se supone que tienen disponibles 4Mj en el ES (baterías) para la vuelta porque antes de empezar la vuelta rápida de calificación la habrán cargado a tope. Suponer eso es cometer un par de errores:
1º.- La batería tiene por Reglamento que tener una diferencia entre su estado de mayor y menor carga de 4 Mj máximo, pero esa carga la va a trasmitir en forma de DC al CE ( la centralita de control electrónico del ERS de la PU), para que se transforme en AC y llegar al MGU-K. En esa transformación se pierde energía en forma de calor. Con lo cual ya no serán 4 Mj los que lleguen al MGU-K. Ese calor puede dar problemas de fiabilidad cosa que mencionaré después en otro apartado. Este artículo de Scarbs sobre la CE es muy recomendable: https://www.highpowermedia.com/F1-Monito...-the-ers-h
2º.- El MGU-K no es más que un motor eléctrico (con su rotor y stator) que transforma corriente en movimiento, pero dicho proceso tiene una eficiencia inferior, como es lógico, al 100%. Es una eficiencia muy alta, pasando del 90% pero en ese cambio se pierde energía también.
Así que, aunque en los cálculos usemos 4Mj de batería, estamos cometiendo una imprecisión.
Pero bueno, en esa vuelta lanzada Rosberg podría recargar energía durante los momentos de frenada, que son unos 10 segundos, porque los otros 5 segundos está sin acelerar ni frenar todavía en el appex de la curva. Sin embargo no lo necesita, porque tiene energía de sobra. Hay una cosa interesantísima en esa gráfica, y es que si nos fijamos, en el inicio de la frenada suben las revoluciones. Eso no es lo normal, salvo que estén SOPLANDO EN FRENADA. En el Reglamento Técnico de 2014 no he encontrado nada que lo impida, y si aumenta revoluciones en ese momento, estarán expulsando más gases, lo cual mantendrá mejor las características aerodinámicas del coche al principio de la frenada haciéndolo más estable. En calificación el consumo de gasolina no es un problema, así que podrían estar haciendo eso.
Aunque no lo necesite, voy a hacer una estimación de lo que podría recargar en esos 10 segundos. Suponiendo que el turbo baja a o vueltas (y por tanto el MGU-H) en la frenada a una velocidad constante, pasar de generar 140 Kw de energía a 0 en ese tiempo, la cantidad de energía generada sería el área del triángulo formado por esa línea y con los ejes de coordenadas en los que se representaría el tiempo y el potencia. Cómo son 6 frenadas de diferentes duraciones resultaría un poco farragoso calcularlo pero suponiendo que son todas iguales, al final recuperaría en dichas frenadas vía MGU-H un total de 0,697 Mj. En Q3 son menos importantes, en carrera imprescindibles.
En los 16 segundos con el acelerador parcial, considero que no estarán recibiendo ninguna energía del ES. Creo que no tiene por qué ser así, incluso es muy posible que no sea así, porque un cambio en el Reglamento Técnico para 2015 sobre la entrega de par motor, en el que ahora se habla de entrega mínima del motor y para 2015 de entrega mínima de la PU, da a entender que ahora mismo están usando el ERS para hacer una entrega de potencia más suave a bajas revoluciones, con lo que si que estarían gastando energía del ES. Pero en cualquier caso sería una pequeña cantidad en los primeros momentos de la tracción. Esto en carrera sería todo lo contrario, creo que tratarán de usar en esta parte la mayor cantidad de electricidad posible para conseguir ahorrar combustible.
En cualquier caso si estuviesen usando energía del ES vía MGU-K durante 16 segundos, sólo gastarían 1,92 Mj de los 4 disponibles. Pero eso es imposible, porque si bien al iniciar la tracción el MGU-H no genera nada de energía, a medida que suban las revoluciones empezará a generar potencia que mandará al MGU-K y cuanto más mande, menos tendrá que mandar el ES al MGU-K hasta llegar al límite de 120 Kw puesto por el Reglamento.
En los 44 segundos con el acelerador a fondo, Mercedes está generando 140 Kw, pero solo puede usar 120 Kw. Así que de los 4 Mj que llevaba en el ES al principio le estaría sobrando muchísimo, teniendo en cuenta que además ha recargado en la frenada y que podría estar enviando durante 44 segundos los 20 Kw que sobran (un total de 0,88 Mj) al ES. Es decir que casi llegaría con las baterías llenas a final de vuelta.
Eso en F1 es imposible, así que hacen otra cosa. Abren la wastegate al máximo para que todos los gases salgan por ahí, eliminando la contrapresión del turbo y aumentando así los caballos generados por el ICE. Ese sería el momento de máxima potencia generado por la PU, porque seguiría recibiendo 120 Kw del ES para alimentar el MGU-K, y energía para acelerar el compresor a máxima potencia con el MGU-H. ¿Cuánto energía consume el compresor? Las únicas cifras que he leído por ahí y nunca explicadas, son de 20-25 Kj por segundo (es decir 20-25 Kw). Supondré que como el turbo de Mercedes es más grande necesita 25, y el de Ferrari como es más pequeño 20.
Así la PU Mercedes necesitaría 145 Kj cada segundo para ir a máximo rendimiento eléctrico permitido con máximo rendimiento en el ICE con la wastegate abierta. (Comentar también aquí, que en el tiempo de lag, el MGU-H también estaría consumiendo energía para acelerar el compresor. Considero que tras cada frenada, tarde entre medio y un segundo en recibir los gases del motor en la turbina. Creo que es menos, pero considerando 0,75 segundos consumiría 0,1125 Mj).
Necesitaría 6,38 Mj que no tiene, por lo que si nos fijamos en la gráfica va haciendo eso a pulsos, supongo que por fiabilidad, ya que dudo mucho que se pueda mantener una salida de 140 Kj/segundo durante mucho tiempo sin que se queme el CE. Esos pulsos se ven en la parte verde de la gráfica, cuando pasan de ir a más de 12000 rpm (wastegate cerrada y MGU-H generando electricidad) a ir a 10500 aprox. (wastegate abierta y el ICE a las revoluciones donde se llega al flujo de gasolina máximo permitido de 100 kg/h). En esos momentos, pasar de 10500 rpm es perder energía por rozamientos en el ICE, sin ganar nada, porque el MGU-H no está generando electricidad, sino que se está moviendo el compresor con la energía del ES.
El motor Mercedes podría estar haciendo eso casi 30 segundos por energía, no se si lo pueden mantener por fiabilidad del CE y el ERS. De ahí que vayan aplicándolo intermitentemente. En un onboard de Massa (el de su pole en Austria), estaba toda una recta a unas 10500 rpm, con lo que Williams si que puede mantenerlo más tiempo, así que probablemente si sea cierto que su solución de refrigeración de la parte eléctrica sea mejor que la de Mercedes como se ha comentado.
Para Ferrari mantengo los mismo tiempos pero sumando medio segundo al tiempo de acelerador parcial y al tiempo de acelerador a tope, que se corresponde bastante con el segundo que le sacó Rosberg a Fernando, según lo que perdió por parciales.
Según eso, con un razonamiento análogo al de Mercedes pero aplicando 100 kw de potencia máxima, con el MGU-H en la frenada, Ferrari podría recuperar 0,498 Mj. Menos que Mercedes.
En la zona de 16,5 segundos de acelarador parcial, asumo que va a usar el ICE en calificación. En el F14-T también está la justificación de que dudo que soportase un aporte mayor de CV en tracción por parte del MGU-K alimentado por baterías con la birria de tracción y agarre detrás que tiene. Según eso no gastaría batería.
En la zona de 44,5 segundos, no podría rellenar las baterías porque no le sobra nada. Todo lo contrario, estaría 44,5 segundos recibiendo 20 Kw del MGU-K provenientes del ES que se le sumarían a los 100 Kw que genera el MGU-H. Eso gastaría un total de 0,890 Mj.
Durante el tiempo de lag (unos 4,5 segundos tras las 6 frenadas) gastaría 0,09 Mj.
Vemos por tanto que le sobra energía eléctrica para aburrir, así que harán algo parecido a lo de Mercedes con la wastegate. Podrán hacerlo mucho menos tiempo, pero la velocidad máxima y la salida máxima de potencia no estará limitada por la parte eléctrica. Su duración si, que será mucho menor por energía disponible, y tras ver onboards, por fiabilidad y calentamiento del ERS, CE y ES.
Por tanto:
La diferencia de CV entre el motor Mercedes y el Ferrari en calificación se debe exclusivamente al ICE.
¿Qué pasaría en un circuito mucho más largo cómo Spa?
Pues algo parecido, pero más exagerado. Aunque tuviesen que estar al 100% durante 40 segundos más en la rectas largas de Spa, seguirían disponiendo de carga para ello, siendo 84,5 segundos aportando 20 kw con energía del ES, porque serían sólo 1,69 Mj.
Así que en un circuito como Spa, la diferencia de potencia también estaría generada por el ICE.
Mencionar una cosa aquí.
Si por ejemplo, hace un calor de muerte y ambos coches tienen que bajar la potencia de generación del MGU-K un 40%, Ferrari se quedaría con 60 kw disponible, mientras que Mercedes con 84 kw.
Ferrari tendría que aportar 60 Kw durante 88,5 segundos que son 5,31 M que no tendría.
Mercedes tendría que aportar 36 Kw durante 88 segundos (o menos) que son 3,168 Mj que si los tendría.
Con ello Ferrari perdería potencia y el Mercedes no. Dicho de otro modo, Ferrari es mucho más vulnerable ante un aumento de temperatura.
En carrera, la cosa cambia, porque tienen que lidiar con el límite de consumo de 100 kg de combustible desde que se apagan los semáforos hasta la bandera a cuadros.
Si estimamos lo que consumirían en una vuelta de carrera en Canadá (se pasaron la carrera marcando tiempos de 1:20 a 1:18) en base a sumarle 1 segundo a la parte de acelerador parcial y 2 segundos a la parte de acelerador a tope, tendríamos que se pasan 46 segundos a 100 kg/h de flujo de combustible y 17 a un flujo medio aproximadamente de 86,5 kg/h (media de 9000 rpm aplicando la fórmula del reglamento Q= 0,009 x N(rpm) + 5,5). Ese cálculo es para saber lo que consumirían por vuelta yendo al flujo máximo de combustible, para saber luego lo que tendrían que ahorrar poniendo un mapa de menor consumo.
Así consumirían 46 x 27,77 gramos + 17 x 24 gramos = 1685,42 gramos por vuelta.
Como son 68 vueltas gastarían 114,6 kg, con lo que tienen que ahorrar gasolina.
La primera opción sería utilizar la electricidad del ES para alimentar al MGU-K al máximo en los 17 segundos de acelerador parcial, usando así un mapa que inyecte menos combustible para que la potencia sea la misma pero con menos aporte de caballos por parte del ICE. Menos combustible generarían menos gases, y por tanto menos energía en el MGU-H cosa que no interesa, con lo que es aquí donde si que pueden tener sentido esos parámetros de 3,5 bares de compresión en el turbo y lambdas de 1,4, para meter mucho más aire, una mezcla más pobre, generando menos energía que si inyectasen carburante al límite reglamentario,pero con una cantidad de gases de escape similares.
En carrera solo pueden tener 2 Mj del MGU-K a las baterías (de las frenadas) lo que obtengan del MGU-H en las frenadas y lo que genere el MGU-H cuando va a tope (eso sólo para el Mercedes).
Mercedes tendría este computo:
2 Mj (en el ES del MGU-K en las frenadas) + 0,697 Mj (del MGU-H en frenada) + 0,92 Mj (de los 20 Kw que sobran del MGU-H a máxima potencia) – 0,1125 Mj (para mover el compresor con el MGU-H en el tiempo de lag) = 3.5045 Mj.
En la fase de acelerador parcial necesitarían como mucho 17 x 120 Kw si el MGU-H no generase nada en ese período, lo cual es imposible porque la curva de potencia es bastante lineal desde las 8000 rpm a las 12000 rpm. Así necesitarían 2,04 Mj, es decir les sobra energía eléctrica para poder hacer en las rectas el “truco” de la wastegate ganando potencia máxima. Con esos 2,04 Mj ahorrarían en las 68 vueltas 138,72 Mj que no tendría que poner el combustible. Teniendo en cuenta que Mercedes tiene una eficiencia térmica en el ICE de 40 % aproximadamente y que un litro de gasolina genera unos 46 Mj, aprovecharía 18,4 Mj por litro. Entonces esos 138,72 Mj le ahorrarían 7,53 litros de combustible. Con lo que tendrían que ahorrar poco más de 7 litros en carrera.
Hay que señalar que pueden empezar a ahorrar desde el principio (poco probable, porque pueden salir SC) o desde bastantes vueltas después.
En Ferrari el cómputo en carrera sería similar a esto:
2 Mj (del ES cargados por el MGU-K en las frenadas) + 0,498 Mj (del MGU-H en las frenadas) – 0,92 Mj ( para compensar el déficit del MGU-H hasta 120 kw en las rectas) – 0,09 ( del MGU-H para acelerar el compresor en el tiempo de lag) = 1,488 Mj
No les llegarían para poder ahorrar el mismo combustible que Mercedes, y no tendrían excedente para utilizar lo de la wastegate. Podrían hacerlo a costa de consumir mucha más gasolina.
En definitiva, Ferrari en carrera puede empezar utilizando toda la energía eléctrica para ir a máxima potencia con lo que la diferencia con Mercedes volvería a ser la generada por el ICE, pero antes o después tendría que empezar a ahorrar combustible en mayor medida que Mercedes con lo que perdería potencia en carrera con relación a ellos, y probablemente durante más vueltas que los motores Mercedes.
Paso de hacer los cálculos para Spa, porque esto ya es un megatocho, pero básicamente lo que pasaría es que tendrían que utilizar más tiempo las baterías para compensar los 20 Kw de menos, y al tener solo 2 Mj por vuelta por reglamento, podrían ahorrar menos, con lo que los problemas de consumo serían mayores y tendrían que poner mapas de ahorro antes o más agresivos.
Y todo eso, sin tener en cuenta que el MGU-H y el ES de Ferrari se calientan antes, y que posiblemente los tengan que bajar de potencia antes que los de Mercedes.
En definitiva, para mi:
En calificación las diferencias de potencia entre Mercedes y Ferrari las genera el ICE.
En carrera, el mejor MGU-H de Mercedes hace que consuman menos, lo que antes o después generará una mayor potencia por tener que ahorrar menos carburante, aunque pueden en Ferrari elegir ir al principio de carrera sin ahorrar teniendo una diferencia de potencia similar a la de calificación a la espera de algún SC que les solucione el problema del consumo.
En cualquier caso esto es solo un intento de acercarse a lo que pueda estar pasando, lleno de limitaciones y suposiciones arbitrarias.
Y a modo de reflexión para 2015. Si arreglan la parte eléctrica para 2015 y cambian la situación del compresor para ponerlo como el de Mercedes, gastan 22 puntos de "peso" de los 32 disponibles para 2015. Pero eso es probable que les haga tocar cosas en los inyectores, geometría de las válvulas, etc.... porque van a trabajar a distintas compresiones con un turbocompresor mayor y a otras temperaturas, y puede que se les queden cortos esos 10 puntos restantes de "peso". Porque algo hay que retocar en el ICE, porque la eficiencia térmica de Mercedes es mayor y por tanto generan más caballos con él que Ferrari.
Por eso Honda tiene una gran ventaja, porque al no tener nada homologado, puede cambiar todo en su PU para adaptarse al concepto de Mercedes para alcanzar o mejorar su rendimiento.
Probablemente Ferrari y Renault estén presionando a muerte para que se modifique tanta restricción y que puedan tocar lo que necesiten para 2015, igual que Honda.
Este asunto creo que es crucial para la decisión de Fernando en cuanto a renovar o no por Ferrari.
P.D.: Menudo ladrillo...........
Todo al AMR24.