Por Alejandro Fernández @soindieithurts

No es la intención de este artículo el hablar de códigos de programación ni deseo complicaros mucho la vida con números y nombres raros, sólo quiero hablarles sobre un tema que a mi me parece clave en la nueva Fórmula 1 y que no lo he visto muy tratado en los medios. Primero haremos un simple repaso de los componentes de la unidad de potencia y luego armamos el puzzle.

Y empezamos con el motor, que como ya sabemos es un V6 de 1.600 CC limitado a 15.000 RPM y agrega la novedad, aparte de tener 2 cilindros menos, el ser de inyección directa, o sea que si le quitamos la tapa superior ya no veremos al combustible pulverizado entrando por las válvulas sino que este entra directamente al cilindro, lo que le agrega eficiencia al combustible al no perder parte de este en los colectores y aprovecha mejor la presión máxima permitida por la FIA.

Ahora bien, del tubo de escape de ese motor comienzan las complicaciones, pues al salir los gases del motor pasan por una válvula que determina que gases no se utilizarán y cuales moverán la turbina de nuestro nuevo componente, el turbo, que pasamos a explicar brevemente: Esa turbina gira con los gases del escape y su eje está conectado a otra que aspira aire del exterior para meterlo a presión en el cilindro pero en el proceso pasa por un radiador llamado intercambiador de calor o intercooler, que lo enfría antes de entrar al motor porque el aire caliente quita eficacia a la combustión, y ese aire comprimido hace que nuestro motor sea mas potente y eficiente en términos de consumo.

Pero ¿Ahí termina la cosa? Pues no. El turbocompresor no siempre es necesario, y cuando no se utiliza, la turbina sigue girando y hace mover a un generador de electricidad que la acumula en las baterías, pero no sólo es un generador, sino que cuando recibe electricidad en vez de generarla, se transforma en un potentísimo motor eléctrico cuya función es hacer que el turbo accione mas rápido cuando se lo necesita, eliminando lo que se conoce como lag o retraso del turbo.

Entonces ya tenemos descrito el funcionamiento del motor y del turbo, ahora pasamos a un viejo conocido, el KERS, que también presenta cambios mas allá de la K inicial.

Dentro del motor, o sea completamente integrado al mismo, nos encontramos con otro motor/generador que cuando el motor desacelera, gira generando electricidad que también envía a las baterías y cuando el piloto demanda aceleración usa la electricidad acumulada para hacer girar mas rápido al motor aportando potencia, economía y velocidad de reacción, y actúa de forma organizada con el otro sistema de potenciación, el turbo.

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El uso de la ECU hasta finales de 2013

Y antes de salir de la unidad de potencia nos queda dos últimas visitas: Una son las baterías, que no son simples pilas recargables, sino un conjunto compuesto por baterías de alta tecnología que por su naturaleza no pueden entregar una gran cantidad de energía instantáneamente sin dañarse, y como hemos visto antes, la velocidad de entrega de esa electricidad es clave, y esa función la cumplen unos aparatos llamados capacitores, que no pueden acumular mucha electricidad pero si entregarla casi instantáneamente. O sea que las baterías interactúan constantemente con los capacitores.

Y por último pasamos por un conjunto que siempre ha sido importante, pero a partir de este año lo es mucho mas: El sistema de refrigeración. La unidad de potencia, para contrarrestar el gran calor que generan los componentes vistos, necesita de 5 radiadores. De estos habrá dos grades, uno para el intercooler y el otro para el refrigerante del motor, a los que se agregan 3 mas pequeños para la caja de cambios, el lubricante del motor y el de los motores/generadores eléctricos, o sea los ERS a los que ya podemos nombrar con su nombre actual, MGU.

Bien, tomemos un respiro y vayamos a un coche normal de calle. Sabemos que nuestros coches poseen una centralita que gobierna todo lo que los diferentes sistemas del coche realizan y casi no notamos su presencia y acción, excepto cuando se rompe. Pero nuestra centralita posee una gran diferencia con la de un Formula 1 y no es de construcción ni de complejidad, sino que es de programación: Nuestros coches ya vienen con la centralita programada y lista para ser utilizada, pero la de un fórmula 1 viene en blanco. Los proveedores de motores no las programan sino que tienen que ser los ingenieros de los equipos quienes se encarguen de hacerlo. Claro está que el fabricante ayuda al equipo en su programación, pero los equipos quieren que esta asistencia sea mínima porque esta programación pasa a ser uno de los secretos mejor guardados.

ECUVeamos un simple ejemplo: Cuando el coche acelera necesitará del turbo, pero el funcionamiento del turbo está gobernado por la ECU programada por el equipo y si por un error de programación el turbo entrega aire a excesiva presión tendremos a una unidad de potencia volando por los aires, algo muy grave por cierto, y mas grave aún cuando los nuevos motores deben durar al menos 24 horas funcionando entre carrera, clasificación y prácticas para poder cumplir con el tope impuesto por la FIA. Otro ejemplo es como administra la potencia dado el gran toque que las Unidades de Potencia poseen: Demasiado torque demasiado rápido termina dañando al motor, la caja de cambios, la transmisión, los neumáticos y por supuesto, al piloto.

Y la ECU, como ordenador que es, cumple con una de las leyes mas viejas de la informática, la ley GIGO que en inglés quiere decir: Quien mete basura, saca basura.

Entonces los ingenieros, al no disponer de unidades de potencia con las que jugar, deben apelar a una técnica llamada simulación.

Entender la simulación es sencillo, en nuestros aparatos actuales utilizamos simuladores que simulan un tablero de ajedrez, un juego de naipes, un avión y hasta el mutante que viene a matarnos con un machete en la mano.

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Cableado de la ECU

Entonces la labor de los ingenieros es simular en potentes ordenadores absolutamente todos los componentes de la unidad de potencia, sus cables y mangueras, su funcionamiento, características, prestaciones y limitaciones a los que le deben de agregar el comportamiento del resto del coche, en especial los neumáticos, y también las circunstancias externas al mismo: La temperatura exterior, la de la pista, la humedad y otras. Y nos falta otra pieza clave para armar este puzle: El estilo del piloto.

Cada piloto tiene sus preferencias para todo lo que el realiza: Aceleración, frenado, conducción y demás y el también ha de ser simulado para entonces poder jugar con todas las piezas y en función de todo lo visto dotar a la ECU de las mejores instrucciones para cada momento y necesidad.

El piloto podrá elegir diversos programas ya empaquetados que conocemos como mapas de motor, pero como hemos visto la programación de la ECU cubre muchas cosas más. Y este año desaparece el botón del KERS, y ante un caso de extrema necesidad como puede ser un adelantamiento, podrá acudir a otro botón que ha sobrevivido a los cambios: El de Overtake, o sea adelantar. Y  el programa de la ECU decide que energía, mecánica, eléctrica o combinación de ambas, aplicará para llevar a cabo la orden. Es más, hasta puede apagar cilindros por economía, algo que este año está permitido. Y todo esto debe programarse sin que la programación constituya lo que se conoce como ayudas al piloto.

Todo lo visto hoy recibe el nombre de Powertrain Management, Administración del Tren de Potencia. Y mas allá del mencionado Powertrain, con el “frenado por cable” o brake by wire, el problema se complica mucho más.

Y ya me puedo imaginar la pregunta de varios de ustedes: ¿Puede ser cambiada la programación?

En un principio los equipos deben remitir el código de programación a la FIA para su aprobación y producida esta la ECU se “sella” para que no haya modificaciones. Pero eso no significa que no pueda ser reprogramada, para ello el nuevo código debe ser aprobado nuevamente por la FIA. Sin entrar en detalle la programación debe estar protegida por una capa de seguridad que impedirá modificaciones no autorizadas.

Mis queridos escuchantes, para que os deis una idea de todo lo que un ingeniero programador debe conocer y dominar les paso el siguiente enlace donde verán lo que una escudería como McLaren exige que ellos conozcan y dominen junto con otras lecturas recomendadas. Están en inglés, pero con copiar y pegar el texto en el traductor de Google lo podréis traducir al Bengalí, al Macedonio y también al Castellano.

Para terminar agradezco a toda la gente que ha colaborado conmigo en este artículo, y muy en especial a @scarbsF1, @MikelinoF1 y nuestros conocidos El Abuelo F1 (@bueuF1) y @JoseLuisF1.

Muchas gracias

Lecturas recomendadas:

  1. Requerimientos de McLaren para un desarrollador de software. En Inglés.
  2. Normativa de la FIA respecto de la ECU. (En especial ver pa página 27, en Inglés).
  3. Desarrollando una Unidad de Potencia para toda la Fórmula 1.
  4. El Tren Transmisor de Potencia (MathWorks). En Castellano.
  5. TAG-320 Ficha de producto. En Inglés.

 

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