Análisis de los neumáticos y sus sensores

Uno de los factores críticos de cualquier coche de competición son las gomas ya que son las encargadas de transmitir toda la potencia disponible al piso. La temperatura de los mismos durante una prueba es un dato fundamental ya que permite a los equipos conocer como están trabajando y es por ello que siempre al finalizar un entreno, y al regresar a boxes el coche, se podía ver a los técnicos de las casa fabricantes tomando inmediatamente la temperatura en la zona central y en los laterales.

Variaciones de temperatura de un lado a otro de la banda de rodadura indicaban un uso desigual del neumático y cuando con cambios de reglajes de la suspensión se conseguía igualar las temperaturas, se asumía que el coche sacaba el máximo rendimiento de ellos. Pero el problema es que la temperatura se toma al final de una sesión y poco se conoce respecto de la variación de la temperatura a lo largo de una vuelta.

Por ello en la Fórmula 1 este sistema de medición pasó a la historia y los equipos utilizan sensores infrarojos posicionados estratégicamente cerca de las ruedas que permiten a los equipos conocer las variaciones de temepraturas en las distintas zonas de la pista.

Las recientes pruebas de los nuevos neumáticos Pirelli que tuvieron lugar en fechas posteriores al último gran premio en Abu Dhabi ha permitido ver a los coches en su formato "testing" con un sinnúmero de sensores de temperatura y aerodinámicos con el objetivo de comparar el antes (neumáticos Bridgestone) con los nuevos neumáticos Pirelli. El cambio de proveedor no solo afectará a la utilización y durabilidad de los neumáticos sino también afectará a su forma y por ende afectará a la aerodinámica de los coches.

Los sensores de temperatura
Desde la incorporación de la SECU estándar de F1 (Standard Electronic Control Unit) en el año 2008 toda la telemetría utilizada durante las carreras son controladas por esta centralita y se utilizan los sensores homologados. Pero en las pruebas realizadas en Abu Dhabi por Pirelli se han podido ver en todos los equipos "hardware" específico añadido con el objetivo de poder obtener más datos de los nuevos neumáticos.

Generalmente en los entrenos de los viernes los equipos realizan mediciones de temperaturas de los neumáticos utilizando el "hardware" homologado y los sensores pueden estar basados en sensores infrarojos que toman medidas en una banda del neumático, cámaras que monitorizan todo el ancho de la rueda y eventualmente sensores que miden la temperatura de la carcasa.



Sensores infrarojos
Son los tipos más sencillos y leen una temperatura circunferencial a lo largo del tiempo por lo que se necesitan tres en cada rueda. Presentan el inconveniente que deben colocarse muy cerca del neumático. Para las ruedas traseras su ubicación es bastante sencilla y se colocan por delante de las ruedas, pero para las delanteras es más complicado. El alerón delantero es un buen lugar para colocar estos sensores, pero el giro de la rueda en las curvas hace que sólo se pueda medir la temperatura en las rectas, porque en curva el sensor apunta a partes diferentes del ancho de la rueda.


Sensor infrarojo Toyota F1 Team

El nuevo alerón delantero más ancho, permitido por reglamento a partir de 2009, es un buen sitio para alojar estos sensores.

Sensor alerón delantero Renault F1 Team

Pero para evitar el problema cuando la goma gira, los equipos montan un soporte en el portamanguetas para los sensores, girando con la rueda, para poder obtener datos a lo largo de toda la vuelta, aunque los datos tampoco son exactos porque los grandes perfiles de los actuales neumáticos hacen que flexione en las curvas, por lo que el movimiento de la banda de rodadura respecto a la posición estática hace que las lecturas sean de diferentes zonas del neumático. En los tests de Abu Dhabi se ha podido ver esta solución en Williams, Force India y Ferrari

Sensores neumáticos Ferrari

Cámaras infrarojas
Este tipo de cámaras solucionan todos los problemas de los sensores infrarojos. Introducidas por McLaren en 2003, utilizando el hardware Thermoteknix, son capaces de monitorizar toda la anchura de la banda de rodadura desde más distancia, por lo que su posicionamiento es mucho más simple. Montadas, por ejemplo, en los espejos retrovisores o al frente de los pontones, son capaces de detectar automáticamente la posición de los bordes de la rueda para leer las temperaturas exactamente en una franja que abarca toda la anchura del neumático.

Cada pixel mide una temperatura diferente, por lo que la cantidad de información obtenida es inmensa y hay que saber manejarla e interpretarla. Estas cámaras elegen automáticamente el borde de la llanta y pueden leer la temperatura en todo el perfil completo.

Cámara infraroja Virgin

Cámara infraroja Sauber

Sensor de temperautura de la carcasa
Medir la temperatura de la carcasa es una empresa bastante dificil que medir la temeperatura en la zona superficial. Una idea podría ser medir la temepratura del gas de inflado pero este método no es del todo preciso, por ello BERU ha desarrollado un sensor infrarojo que permite medir la temperatura en la zona interior del neumático.

Forma del neumático
La forma del neumático no es un sencillo cilindro doblado, sino que es una forma en constante cambio y tiene mucha influencia en la aerodinámica, y su estudio es muy complejo ya que varía al deformarse al entrar en contacto con la pista. Estas deformaciones, varían dependiendo de la dirección, la velocidad y la carga aerodinámica, y comprender esta compleja forma dinámica es vital para correlacionar los datos vistos en el túnel de viento y el CFD.

Los cambios en la forma de los Pirelili son muy sutiles, pero igualmente muy diferentes a los Bridgestone por lo que el flujo de aire saliente en el alerón delantero y en la zona trasera estará muy influenciado por la forma.

Algunos equipos (Williams y Mc Laren) montaron soportes con varios sensores de presión para medir el flujo de aire que sale de la rueda delantera.