En la F1 nada es lo que parece: El sistema hidráulico
Considerar tecnología moderna una ciencia cuyos principios básicos fueron establecidos por nuestros antepasados griegos parece un contrasentido y, además, cuando hablamos de hidráulica, por alguna extraña razón tendemos a pensar en máquinas grandes y pesadas como elevadoras, prensas… sin embargo en la F1 actual cumple una función fundamental.
![[Imagen: sistema-hidraulico1.jpg]](http://2.bp.blogspot.com/-RH5Jq5FR6Y0/Tvc8RHJkDdI/AAAAAAAAKr0/5gHH6QSOYHs/s400/sistema-hidraulico1.jpg)
Quizá esta afirmación resulta un poco sorprendente pero el papel de los sistemas hidráulicos es tan extenso y vital que los F1 actuales no irían prácticamente a ningún lado sin ellos. Dicho de otra manera, el sistema hidráulico es el que mueve varios de los sistemas de los coches.
El acelerador, el embrague, la caja de cambios y el diferencial se mueven hidráulicamente, lo mismo que los frenos, la dirección e incluso la tapa del depósito de gasolina.
Los sistemas de control electrónico y los algoritmos de análisis y decisión de los ordenadores son muy potentes, pero mecánicamente no pueden hacer nada. Son incapaces de mover cosas. De eso se encargan los sistemas hidráulicos, que como todo en la F1 actual, utilizan lo último que nuestro desarrollo tecnológico puede ofrecer.
La introducción en la Formula 1 de cajas de cambio totalmente automáticas y sistemas como el control de tracción han llevado al desarrollo de sofisticadísimos sistemas hidráulicos que son utilizados en el motor y en la caja de cambios.
Hasta la llegada de las cajas de cambios controladas por ordenador, totalmente automáticas, a finales de los 80 y principios de los 90, los pilotos cambiaban de relación presionando el pedal del embrague, soltando el pedal del acelerador y moviendo la palanca manualmente. En la actualidad, tan solo tienen que pulsar una leva situada tras el volante, y entonces la centralita electrónica realiza todos los cálculos de tiempo para sincronizar la operación y manda la orden al sistema hidráulico para que realice los movimientos mecánicos necesarios. Esto se consigue bombeando fluido hidráulico a través de un sistema de tuberías a una presión de 200 bares y a una temperatura de 120 ºC que es controlado por una serie de electro-válvulas que reciben la orden de apertura y cierre desde la centralita electrónica del coche. Todo este sistema controla el movimiento del fluido hidráulico hasta los actuadotes, que son los que realizan el movimiento mecánico en respuesta a la orden recibida ya sea en el motor, la caja de cambios o cualquier otro sistema.
La ventaja principal de los sistemas electro-hidráulicos es la enorme ganacia de potencia que desarrollan en relación a las señales eléctricas de mando. El hecho de tener un sistema a muy alta presión ofrece una elevada potencia y gran velocidad de actuación procedente una señal muy pequeña lo que permite realizar las operaciones necesarias muy rápido y con un elevado grado de control.
Por poner un ejemplo, para realizar un cambio, la centralita electrónica genera un impulso eléctrico muy pequeño que es amplificado a través de las servo-válvulas unas 25.000 veces, lo que permite completar una operación de cambio en menos de 50 milisegundos.
Si tenemos en cuenta que durante una carrera puede haber entre 3.000 y 3.500 operaciones de cambio, podemos imaginar la cantidad de trabajo que el sistema ahorra a los pilotos. Esto sin tener en cuenta que el sistema realiza los cambios siempre igual, sin verse afectado por el cansancio, mucho más rápido y de forma más segura y fiable, un sistema hidráulico reduce el riesgo de dañar tanto el motor como la caja de cambios. La mayor parte de las roturas de motor o caja de cambios, en los tiempos en que no había sistemas hidráulicos automatizados, eran debidos a errores de los pilotos, que no sincronizaban adecuadamente los movimientos y/o los tiempos o sobrepasaban los límites de vueltas de los motores. Actualmente si se produce una rotura, afortunadamente para los pilotos, nunca es por su culpa, ya que el sistema asegura que cada cambio este perfectamente sincronizado y las reducciones mantengan a salvo el motor.
El hecho de que el acelerador también sea controlado hidráulicamente, es beneficioso, en realidad necesario, para el funcionamiento de los sistemas de control de tracción. La posición del pedal del acelerador es solo una de las señales que recibe la centralita electrónica, quien es quien al final controla la potencia que entrega el motor independientemente de los deseos o las órdenes del piloto. De hecho, si el piloto solicita mucha fuerza/potencia al motor, y la centralita piensa que el coche podría patinar, hará caso omiso de la orden del piloto y reducirá la cantidad de potencia a base de abrir menos la mariposa de acelerador, reducir la cantidad de combustible inyectado a los cilindros y/o modificar el punto de inyección y de encendido.
Incluso en el caso de que, debido a la controversia que produce la utilización de sistemas de control de tracción, se prohibieran estos sistemas, no se volvería al sistema pedal-cable para mover el acelerador, salvo que el reglamento lo exigiera, dado que durante el proceso de cambio de relación, hay varias operaciones muy rápidas y precisas que es necesario realizar con el acelerador para que el motor permita sacar una relación e insertar otra evitando el riesgo de romper cosas. Por poner un ejemplo, al realizar una reducción, la centralita ordena dejar de acelerar ya que de otra forma sería casi imposible quitar esa relación, mientras el sistema embraga, pasa a la relación solicitada y vuelve a embragar, la centralita calcula a qué revoluciones se va a poner el motor con esa relación y utiliza el comando hidráulico del acelerador para subir el motor a las revoluciones justas, sin que el piloto tenga que hacer nada. Antes, esta operación es lo que se llamaba realizar un punta-tacón.
También se usa la hidráulica para controlar el flujo de aire al motor. Este sistema es realmente ingenioso. La entrada de aire a cada cilindro está encabezada por una trompeta. Un tubo de metal que encauza el aire hacia el cilindro. Antes de los sistemas hidráulicos, estas trompetas eran de una longitud fija. Pero debería resultar obvio, que lo ideal es que esta longitud fuera variable en función de las revoluciones del motor y de los reglajes de potencia, - cortas para altas revoluciones y más largas para menores revoluciones. Los motores de F1 actuales están dotados de un sistema hidráulico que permite variar la longitud de las trompetas de admisión mediante pequeños actuadores movidos por presión hidráulica que las alargan o acortan según sea necesario.
La mayoría de toda la hidráulica de los coches actuales procede de un sistema principal. Los frenos trabajan con un sistema aparte, que también usa su propio líquido. En cuanto a la dirección asistida, el reglamento exige que exista un mando mecánico para la dirección, la dirección totalmente electrónica está prohibida, por lo que el sistema de asistencia es muy similar a las que podemos encontrar en un coche de calle.
Como todos y cada uno de los sistemas que se utilizan en un Formula 1, el sistema hidráulico debe ser tan ligero y compacto como sea posible sin comprometer su resistencia y fiabilidad. Esto conlleva no solo hacer los componentes tan pequeños como la tecnología permita sino también colocarlos de forma que sea necesaria la menor cantidad de tuberías posible y que estas no molesten.
El desarrollo tecnológico ha tendido estos últimos años a conseguir reunir todos los elementos en un solo paquete. Este paquete se suele atornillar a un lado del motor justo por debajo de los tubos de escape, ya que es importante situarlo lo más bajo posible de forma que no eleve el centro de gravedad del vehículo.
El sistema hidráulico es bastante complejo y se compone de muchas piezas que llevan mucho trabajo de torneado y que, por tanto, son muy caras. Un sistema bien diseñado que funcione sin problemas dura toda una temporada con cambios mínimos.
Finalmente, la fiabilidad es uno de los principales objetivos en el diseño de uno de estos sistemas, ya que si el sistema hidráulico de un coche deja de funcionar, el coche también se detiene. Esto resulta prueba suficiente de lo importantes que los sistemas hidráulicos son en la moderna F1.
Enviado por: Chip Power a Safety-Car.Net
28 de Enero de 2005
Considerar tecnología moderna una ciencia cuyos principios básicos fueron establecidos por nuestros antepasados griegos parece un contrasentido y, además, cuando hablamos de hidráulica, por alguna extraña razón tendemos a pensar en máquinas grandes y pesadas como elevadoras, prensas… sin embargo en la F1 actual cumple una función fundamental.
Quizá esta afirmación resulta un poco sorprendente pero el papel de los sistemas hidráulicos es tan extenso y vital que los F1 actuales no irían prácticamente a ningún lado sin ellos. Dicho de otra manera, el sistema hidráulico es el que mueve varios de los sistemas de los coches.
El acelerador, el embrague, la caja de cambios y el diferencial se mueven hidráulicamente, lo mismo que los frenos, la dirección e incluso la tapa del depósito de gasolina.
Los sistemas de control electrónico y los algoritmos de análisis y decisión de los ordenadores son muy potentes, pero mecánicamente no pueden hacer nada. Son incapaces de mover cosas. De eso se encargan los sistemas hidráulicos, que como todo en la F1 actual, utilizan lo último que nuestro desarrollo tecnológico puede ofrecer.
La introducción en la Formula 1 de cajas de cambio totalmente automáticas y sistemas como el control de tracción han llevado al desarrollo de sofisticadísimos sistemas hidráulicos que son utilizados en el motor y en la caja de cambios.
Hasta la llegada de las cajas de cambios controladas por ordenador, totalmente automáticas, a finales de los 80 y principios de los 90, los pilotos cambiaban de relación presionando el pedal del embrague, soltando el pedal del acelerador y moviendo la palanca manualmente. En la actualidad, tan solo tienen que pulsar una leva situada tras el volante, y entonces la centralita electrónica realiza todos los cálculos de tiempo para sincronizar la operación y manda la orden al sistema hidráulico para que realice los movimientos mecánicos necesarios. Esto se consigue bombeando fluido hidráulico a través de un sistema de tuberías a una presión de 200 bares y a una temperatura de 120 ºC que es controlado por una serie de electro-válvulas que reciben la orden de apertura y cierre desde la centralita electrónica del coche. Todo este sistema controla el movimiento del fluido hidráulico hasta los actuadotes, que son los que realizan el movimiento mecánico en respuesta a la orden recibida ya sea en el motor, la caja de cambios o cualquier otro sistema.
La ventaja principal de los sistemas electro-hidráulicos es la enorme ganacia de potencia que desarrollan en relación a las señales eléctricas de mando. El hecho de tener un sistema a muy alta presión ofrece una elevada potencia y gran velocidad de actuación procedente una señal muy pequeña lo que permite realizar las operaciones necesarias muy rápido y con un elevado grado de control.
Por poner un ejemplo, para realizar un cambio, la centralita electrónica genera un impulso eléctrico muy pequeño que es amplificado a través de las servo-válvulas unas 25.000 veces, lo que permite completar una operación de cambio en menos de 50 milisegundos.
Si tenemos en cuenta que durante una carrera puede haber entre 3.000 y 3.500 operaciones de cambio, podemos imaginar la cantidad de trabajo que el sistema ahorra a los pilotos. Esto sin tener en cuenta que el sistema realiza los cambios siempre igual, sin verse afectado por el cansancio, mucho más rápido y de forma más segura y fiable, un sistema hidráulico reduce el riesgo de dañar tanto el motor como la caja de cambios. La mayor parte de las roturas de motor o caja de cambios, en los tiempos en que no había sistemas hidráulicos automatizados, eran debidos a errores de los pilotos, que no sincronizaban adecuadamente los movimientos y/o los tiempos o sobrepasaban los límites de vueltas de los motores. Actualmente si se produce una rotura, afortunadamente para los pilotos, nunca es por su culpa, ya que el sistema asegura que cada cambio este perfectamente sincronizado y las reducciones mantengan a salvo el motor.
El hecho de que el acelerador también sea controlado hidráulicamente, es beneficioso, en realidad necesario, para el funcionamiento de los sistemas de control de tracción. La posición del pedal del acelerador es solo una de las señales que recibe la centralita electrónica, quien es quien al final controla la potencia que entrega el motor independientemente de los deseos o las órdenes del piloto. De hecho, si el piloto solicita mucha fuerza/potencia al motor, y la centralita piensa que el coche podría patinar, hará caso omiso de la orden del piloto y reducirá la cantidad de potencia a base de abrir menos la mariposa de acelerador, reducir la cantidad de combustible inyectado a los cilindros y/o modificar el punto de inyección y de encendido.
Incluso en el caso de que, debido a la controversia que produce la utilización de sistemas de control de tracción, se prohibieran estos sistemas, no se volvería al sistema pedal-cable para mover el acelerador, salvo que el reglamento lo exigiera, dado que durante el proceso de cambio de relación, hay varias operaciones muy rápidas y precisas que es necesario realizar con el acelerador para que el motor permita sacar una relación e insertar otra evitando el riesgo de romper cosas. Por poner un ejemplo, al realizar una reducción, la centralita ordena dejar de acelerar ya que de otra forma sería casi imposible quitar esa relación, mientras el sistema embraga, pasa a la relación solicitada y vuelve a embragar, la centralita calcula a qué revoluciones se va a poner el motor con esa relación y utiliza el comando hidráulico del acelerador para subir el motor a las revoluciones justas, sin que el piloto tenga que hacer nada. Antes, esta operación es lo que se llamaba realizar un punta-tacón.
También se usa la hidráulica para controlar el flujo de aire al motor. Este sistema es realmente ingenioso. La entrada de aire a cada cilindro está encabezada por una trompeta. Un tubo de metal que encauza el aire hacia el cilindro. Antes de los sistemas hidráulicos, estas trompetas eran de una longitud fija. Pero debería resultar obvio, que lo ideal es que esta longitud fuera variable en función de las revoluciones del motor y de los reglajes de potencia, - cortas para altas revoluciones y más largas para menores revoluciones. Los motores de F1 actuales están dotados de un sistema hidráulico que permite variar la longitud de las trompetas de admisión mediante pequeños actuadores movidos por presión hidráulica que las alargan o acortan según sea necesario.
La mayoría de toda la hidráulica de los coches actuales procede de un sistema principal. Los frenos trabajan con un sistema aparte, que también usa su propio líquido. En cuanto a la dirección asistida, el reglamento exige que exista un mando mecánico para la dirección, la dirección totalmente electrónica está prohibida, por lo que el sistema de asistencia es muy similar a las que podemos encontrar en un coche de calle.
Como todos y cada uno de los sistemas que se utilizan en un Formula 1, el sistema hidráulico debe ser tan ligero y compacto como sea posible sin comprometer su resistencia y fiabilidad. Esto conlleva no solo hacer los componentes tan pequeños como la tecnología permita sino también colocarlos de forma que sea necesaria la menor cantidad de tuberías posible y que estas no molesten.
El desarrollo tecnológico ha tendido estos últimos años a conseguir reunir todos los elementos en un solo paquete. Este paquete se suele atornillar a un lado del motor justo por debajo de los tubos de escape, ya que es importante situarlo lo más bajo posible de forma que no eleve el centro de gravedad del vehículo.
El sistema hidráulico es bastante complejo y se compone de muchas piezas que llevan mucho trabajo de torneado y que, por tanto, son muy caras. Un sistema bien diseñado que funcione sin problemas dura toda una temporada con cambios mínimos.
Finalmente, la fiabilidad es uno de los principales objetivos en el diseño de uno de estos sistemas, ya que si el sistema hidráulico de un coche deja de funcionar, el coche también se detiene. Esto resulta prueba suficiente de lo importantes que los sistemas hidráulicos son en la moderna F1.
Enviado por: Chip Power a Safety-Car.Net
28 de Enero de 2005
