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El W05, el secreto del dominio de los coches Mercedes en F1

El dominio de Mercedes en la Fórmula 1 no parece que vaya a acabar. Pero... ¿dónde nació tal superioridad del equipo con sus coches? En el W05 de 2014.

El W05, el secreto del dominio de los coches Mercedes en F1

El W11 de Mercedes para 2020 puede pasar a la historia como el coche de Fórmula 1 más rápido de todos los tiempos, ya que para 2021 hay una serie de nuevas reglas de reducción de carga aerodinámica y con el reglamento de 2022 se espera que los monoplazas sean tres segundos por vuelta más lentos.

Para comprender cómo Mercedes se ha colocado en una posición tan sólida, quizás sea importante hacer un balance del camino que los llevó hasta aquí, y repasar cómo el equipo ha ayudado a batir una y otra vez su propio punto de referencia de un concepto de coche / motor que funciona perfectamente en armonía.

Porque las raíces del éxito que Lewis Hamilton y Valtteri Bottas lograron en 2020 datan de cuando Mercedes lanzó su primer monoplaza turbo híbrido, el W05, en 2014.

Spoiler: no es un Mercedes:

El coche W05 de Mercedes para 2014

Vista 3/4 del Mercedes W05

Vista 3/4 del Mercedes W05

El W05 fue sumamente rápido y fiable desde el principio, y fue el resultado de un esfuerzo supremo realizado por el equipo en el período previo a las nuevas reglas turbo híbridas que entraron en 2014.

Rápidamente se vio el inteligente diseño del monoplaza, ya que una unión sin precedentes de los departamentos de chasis, aerodinámica y tren motriz permitió que cada faceta del diseño del coche funcionara en conjunto con la otra. Es la piedra angular del éxito de Mercedes durante su reinado desde entonces.

Mercedes PU106 powerunit and Energy Store

Unidad de potencia Mercedes PU106 y almacenamiento de energía

En el corazón del W05 se encuentra una de sus mejores armas: la unidad de potencia PU106. Se trataba de una tecnología devastadora que resultaría demasiado potente para los rivales de Mercedes a corto plazo y que además los dejó intentando recuperar terreno también durante los años siguientes.

La característica más llamativa del PU106 fue sin duda la disposición del turbocompresor dividido, donde el compresor estaba alojado en un extremo del motor, mientras que la turbina estaba montada en el otro extremo.

Eso no solo mantuvo el lado frío y caliente del turbo a distancia, sino que también permitió que el MGU-H ocupara el espacio entre ellos y la forma de V del motor.

Es un diseño único que estuvo plagado de complicaciones y puede considerarse una completa hazaña de ingeniería. El diseño requería un eje de conexión que se extendiera a lo largo de toda la longitud del ICE (motor de combustión interna), que debe lidiar con las fuerzas de rotación requeridas, en lugar de la distancia mínima necesaria para incorporar el MGU-H en caso de que se colocara en el extremo posterior del bloque del motor.

Sin embargo, Mercedes High Performance Powertrains (HPP, el departamento de motores de Mercedes) vio esto como un desafío que ayudaría en un sentido más amplio, ya que les permitiría reempaquetar también otros aspectos de la unidad de potencia.

Sin embargo, este efecto dominó inevitablemente generó más retos. Por ejemplo, el tamaño y la forma del compresor y la turbina tuvieron que reinventarse para que encajaran dentro de los límites de la zona de la caja que habían reservado para toda la unidad de potencia.

Tener el compresor en la parte delantera del motor también significaría que el tanque de aceite tendría que ser rediseñado. Sin embargo, eso se compensaría ejecutando un "intercambiador de carga" de líquido a aire, en lugar de un concepto "intercooler" aire-aire.

Tanque de combustible del motor Mercedes V6 vs V8

Tanque de combustible del motor Mercedes V6 vs V8

Colocar el intercambiador de carga en el hueco sobre el depósito de gasolina reduce considerablemente el conducto de presión del turbo puede ir bien, mientras que se usa un radiador de tamaño similar con la misma estructura central que el utilizado para el ICE para que la distribución del peso y la aerodinámica de los pontones estén más equilibradas.

A eso ayudó aún más por un empaquetado inteligente de Mercedes, donde la mayoría de los componentes internos fueron moldeados para mejorar la trayectoria del flujo de aire a través de los pontones, al tiempo que reducían la transferencia de calor entre cada sección.

Curiosamente, aunque el equipo oficial Mercedes optó por ese método de intercambiador de carga de líquido a aire, el resto de los equipos con motor Mercedes utilizaron la solución de refrigeración intermedia más convencional y continúan haciéndolo hasta el día de hoy. 

El Mercedes W05 muestra la instalación del motor PU106

El Mercedes W05 muestra la instalación del motor PU106

Esta imagen también muestra la posición de montaje del ERS y los refrigeradores de aceite de la caja de cambios, montados detrás de la unidad de potencia y alimentados con aire frío por las entradas de la toma de aire, en las cuales Mercedes también tenía un par de entradas adicionales en el lateral.

Como se puede ver aquí, también se tomó la decisión de utilizar un colector de escape estilo log para la primera iteración de la unidad de potencia suministrada por el HPP en Brixworth. Esta configuración sacrificó parte del rendimiento absoluto disponible a favor de un diseño mucho más compacto, mostrando una vez más cómo se tomaron las decisiones para mejorar el monoplaza en su conjunto, en lugar de simplemente seguir la ruta más agresiva en cada departamento.

Mercedes: no hay poder sin control

Comparación del volante del Mercedes (el W04, a la izquierda y el W05, a la derecha)

Comparación del volante del Mercedes (el W04, a la izquierda y el W05, a la derecha)

La unidad de potencia de la Fórmula 1 es una pieza de tecnología extremadamente compleja, con mucha más funcionalidad que la V8 a la que reemplazó. Como tal, los pilotos deben poder tener más información disponible y la capacidad de controlar muchas más funciones.

Comparando el volante del W04 (a la izquierda) con el volante W05 de Hamilton, podemos ver que no solo se cambió la forma del volante en sí, sino que el equipo también incluyó la nueva pantalla PCU-8D que McLaren había presentado con la llegada de las nuevas unidades de potencia.

La pantalla LED es mucho más grande que su predecesora y ofrece 100 páginas de información totalmente personalizable, lo que garantiza que el piloto tenga toda la información necesaria literalmente al alcance de la mano.

La nueva pantalla también abrió la posibilidad de tener ciertos parámetros en un formato gráfico que de otro modo tendrían que ser numéricos en la pantalla anterior.

Volante del Mercedes W05

Volante del Mercedes W05

Si miramos rápidamente los volantes, puede parecer que ambos pilotos tenían el mismo diseño y distribución. Pero, con el fin de exprimir hasta el último gramo de rendimiento del coche, el piloto ayudó a personalizar el diseño del volante base para satisfacer sus propias necesidades.

Esto significa que la funcionalidad de algunos de los botones cambiará, la función de los botones estará en diferentes ubicaciones e incluso el esquema de color de las pegatinas que describen cada función se modificará para adaptarse a los requisitos del piloto.

Mientras tanto, en la parte trasera del volante podemos ver que las paletas también están personalizadas. Hamilton prefiere una leva de bajar cambios más fina, mientras que el ángulo y la forma de las paletas del embrague en ambos volantes eran muy diferentes.

Esto se basa en el tamaño de sus manos y la posición en el volante, y ambos preferían una disposición diferente para poder usar los distintos controles sin tener que mover demasiado las manos sobre el volante.

Mercedes, con más de un truco bajo la manga

Detalle de la suspensión delantera del Mercedes W05

Detalle de la suspensión delantera del Mercedes W05

Sin embargo, el W05 no se basaba en un solo truco, ya que si bien la unidad de potencia y el empaquetado de Mercedes claramente le dieron una ventaja sobre sus rivales, el monoplaza también combinó aspectos de diseño más evolutivos con algunas soluciones aerodinámicas interesantes y únicas.

Por ejemplo, en la parte delantera del coche, el equipo utilizó una espoleta inferior conjunta (flecha roja), estrechando la posición entre las dos piezas para convertirlo en un carenado aerodinámico mucho más grande. Eso ayudó a mantener el flujo de aire procedente del alerón delantero en la posición correcta y mejoró aún más el rendimiento de las superficies aguas abajo.

Mientras tanto, el brazo de dirección (flecha azul) también se había reposicionado y colocado en línea con la horquilla superior para una mejor gestión del flujo de aire, reduciendo las distracciones al flujo de aire mientras se dirigía hacia la entrada del pontón.

Mercedes W05 new nose with taller front wing pillars (old configuration inset)
Mercedes W05 nose alterations (older specification inset)

 

 

En un intento por reducir las soluciones de morro alto que habían ganado presencia en la parrilla por la ventaja que suponían, la FIA realizó cambios en las reglas de la zona delantera del coche pero, al igual que sus rivales, Mercedes estaba decidido a mantener el morro tan alto como fuera posible.

Su solución fue probablemente una de las más exitosas, con una punta de morro en forma de U invertida desplegada que cumplía con los criterios dimensionales de las reglas pero de una manera muy audaz.

Esto abrió el canal necesario para que el flujo de aire se abriera paso debajo del morro y se mejoró durante la temporada, requiriendo que se pasaran pruebas de choque extra para demostrar que el morro funcionaría como se esperaba en caso de accidente pese a su compleja forma.

Ahora bien, si consideramos que la aerodinámica actúa como una cadena, donde cada superficie o concepto afectan al siguiente, no es de extrañar que Mercedes también desarrollara la sección de 'turning vane' del coche.

Mercedes W05 turning vanes, 4 elements rather than the 3 inset (First tested in Brazil)
Mercedes W04 FRIC system (Front and Rear Interconnected Suspension)

Para 2014, tras haber comenzado a moverse en esa dirección en 2013 (izquierda), Mercedes movió su conjunto de 'turning vanes' hacia adelante, usando dos puntas en el W05 que se extendían desde la parte delantera del chasis y se acoplaban con la parte inferior del morro.

Esa fue una manera inteligente de cambiar las paletas a una posición más adelantada y les permitió actuar antes sobre el flujo de aire.

Como consecuencia de los desarrollos que hizo el equipo en el morro, también se realizaron más cambios en las paletas durante la temporada. Para facilitar un elemento vertical extra, pasando de tres a cuatro, las puntas también tuvieron que ser modificadas como consecuencia.

Detalle del alerón del Mercedes W05

Detalle del alerón del Mercedes W05

Para reforzar esos cambios y aprovechar el espacio detrás de las turning vanes, el equipo añadió un nuevo eslabón en la cadena, presentando su "Bat-Wing" (alerón con forma del logo de batman).

Montando el sensor de altura de pilotaje, el ala alteró aún más la dirección del flujo de aire, mejorando el vínculo entre una sección del coche con la otra.

Eso también evolucionaría con el tiempo, con un montaje revisado que lo conectaría a la parte inferior del chasis, mientras que también se añadió una ranura a la aleta delante de ello (flecha azul, recuadro).

Los detalles de la parte trasera

Cubierta motor del Mercedes W05 revisada

Cubierta motor del Mercedes W05 revisada

La parte trasera del monoplaza también estaba bien pensada, adoptando el cambio de los dobles escapes de la era V8 a una única salida de escape que tenía que colocarse en el centro.

Pero, sin perder nunca la oportunidad de aprovechar la ventaja aerodinámica de los gases de escape, todos los equipos utilizaron soluciones de asiento de Y150 / monkey seat que funcionaban en conjunto con el paquete aerodinámico dado.

Esa era otra área en la que Mercedes había sido particularmente diligente, con numerosas combinaciones de alerón trasero y monkey seat presentadas a lo largo de la temporada dependiendo de las demandas de carga del circuito donde fuera la carrera.

Independientemente de la configuración, el alerón trasero empleaba una disposición de pilares de montaje gemelos, lo que añade estabilidad.

Mientras tanto, los endplates presentaban un contorno de superficie para promover una ruta para el flujo de aire a través de las diversas ranuras que perforaban la superficie. En la foto se aprecia que están diseñados para influir en un efecto lavado a fin de que las estructuras de flujo en la parte trasera del coche permanezcan lo más conectadas posible.

Alerón trasero del Mercedes W05

Alerón trasero del Mercedes W05

Cada circuito requiere una configuración aerodinámica diferente debido al efecto que tiene la combinación de curvas y rectas en el rendimiento general del coche. Estas tres ilustraciones resaltan las diferencias entre una configuración para un circuito de carga aerodinámica baja, media y alta, con varios matices entre cada una de ellas para adaptarse al circuito en el que estuvieran.

A la izquierda, tenemos una configuración de alta carga aerodinámica (por ejemplo para Mónaco) con una región de caja profunda con un plano principal y un flap superior de importante tamaño, mientras que un flap Gurney aparece colocado en el borde de salida para mejorar la carga aerodinámica y el equilibrio como consecuencia de inducir un drag extra. Además, se utiliza una compleja disposición de monkey seat para influir en la dirección de la columna de escape.

En el centro se muestra una disposición de carga aerodinámica media-baja, con la aleta Gurney de su configuración habitual eliminada para eliminar un poco de drag. También para ello, las esquinas exteriores de la aleta superior también se han recortado hacia atrás para alterar la potencia del vórtice de la punta, mientras que se despliega un monkey seat más simplificado.

A la derecha tenemos el alerón trasero de baja carga aerodinámica utilizado en Monza que presenta una región de caja más pequeña para el plano principal y el faldón superior, mientras que los pilares también tienen una forma diferente donde se conectan con el plano principal. Esto es importante para que el flujo de aire no se vea afectado negativamente por los pilares debido a la reducción de la superficie de las aletas.

Todo está conectado en los coches de Mercedes F1

Mercedes W04 FRIC layout, fully detailed system

Sistema FRIC del Mercedes W04

Aquí se ve instalado en el W04, pero también estaba en el W05, el sistema FRIC, un sistema hidráulico que conecta la suspensión delantera y trasera y permite un mayor control sobre la plataforma del coche.

Es un sistema que todos los equipos tenían de una forma u otra, pero fue Mercedes quien logó la versión más avanzada, por lo que los rivales intentaron aclarar su legalidad.

La FIA estaba convencida de que, si bien la intención original del sistema había sido mejorar el rendimiento de la suspensión, a medida que los equipos desarrollaban el sistema, el enfoque había cambiado a cómo eso podría afectar la plataforma aerodinámica del monoplaza.

En el GP de Gran Bretaña, la FIA anunció que el sistema estaría prohibido a partir de 2015. Sin embargo, dado que la FIA técnicamente ahora consideraba que el sistema era ilegal, una protesta posterior a la carrera podría provocar la eliminación de todos los puntos acumulados.

Como consecuencia, todos los equipos acordaron quitar sus sistemas con efecto inmediato, y se esperaba que Mercedes sufriera más sin él. Sin embargo, no fue así.

Mercedes consiguió 16 victorias en una temporada de 19 carreras en la que ambos pilotos llevaron el coche, a ellos mismos y al equipo al límite.

La ventaja que tenía el W05 sobre el resto de la parrilla fue evidente, y fue la piedra angular de lo que luego ha sido una sucesión de monoplazas que se colocan entre los más dominantes de la historia de la F1, y allanó el camino para los igualmente brillantes W06 y W07 de los años siguientes.

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Campeonatos Fórmula 1
Autor Matt Somerfield