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terça-feira, 8 de abril de 2014

A Mercedes que Manda

A superioridade dos carros equipados com motores Mercedes neste começo de temporada da Fórmula 1 é, de fato, esmagadora. Parece que os motores tem uma quantidade de potência muito maior do que os demais, tal a vantagem que apresentam.

De fato, as equipes Mercedes, Mclarem, Williams e Force Índia, todas empurradas pelo mesmo motor Mercedes estão sobrando nas corridas - a própria Mercedes por excelência. Mas, segundo os "espiões"das outras equipes e da imprensa especializada, não se trata meramente de uma questão de potência. É uma solução na arquitetura dos componentes.

Assim, a tendência é que esta superioridade se prolongue ainda por um bom tempo, já que as vantagens são fundamentalmente estruturais, e não apenas na construção do bloco do motor em si.

O vídeo abaixo dá uma ideia do que foi a solução encontrada pela Mercedes.



Para entender melhor é necessário um pouco de conhecimento sobre motores turbos e seu funcionamento.


A diferença básica entre um motor turbo e um motor aspirado é surpreendentemente simples. Ambos funcionam com movimentos de sobe-e-desce dos pistões em quatro operações diferentes (os famosos quatro tempos). Primeiro o pistão desce, gerando vácuo e aspirando, por uma (ou mais) válvula, a mistura de ar e combustível (daí o nome de motor aspirado). Chama-se "tempo de admissão". Depois o pistão sobe, comprimindo a mistura. Chama-se "tempo de compressão". Aí uma fagulha dispara e a mistura explode dentro do cilindro empurrando o pistão para baixo. Chama-se "tempo de explosão". Em seguida o pistão expulsa os gases resultantes por outra (ou mais) válvula, enquanto se prepara para uma nova fase de admissão. Chama-se "tempo de escapamento". Isto leva o cilindro de volta ao tempo de admissão, e o processo se repete alternadamente em todos os cilindros do motor.

Os motores turbo modificam um pouco o processo de admissão: ao invés de se fazer isso usando o vácuo dos cilindros, opta-se por introduzir, sob pressão, uma quantidade maior de mistura de ar e combustível dentro do cilindro. Com mais moléculas de combustível, aumenta-se o tamanho da explosão, gerando muito mais potência.

Este compressor é alimentado por uma turbina (daí o nome Motor Turbo-Comprimido) que gira usando os gases do escapamento. Assim, na arquitetura "padrão" de um motor turbo, atrás do motor é colocado um compressor para "empurrar" a mistura de gás e combustível para dentro do motor e, acoplada a ele para fazê-lo funcionar, uma turbina que gira usando os gases do escapamento.

Esta disposição, porém, tem um inconveniente: o compressor e a turbina (além do motor) geram muito calor, e é necessário um grande e sofisticado sistema de resfriamento para mantê-los em temperaturas de operação. São os intercoolers.

A solução encontrada pelos cientistas da Mercedes difere um pouco da solução original. Ao invés de posicionar o compressor e a turbina atrás do motor, eles trazem o compressor para a frente do motor, ligando-o através de um eixo à turbina. Para isso foi necessário deslocar ligeiramente o tanque de combustível.

Esta modificação, apesar de parecer superficial, trouxe algumas vantagens surpreendentes (para os adversários, é claro).

Em primeiro lugar, como recebe ar frontal diretamente, o compressor naturalmente trabalha a temperaturas muito mais baixas. Com isso, a necessidade de resfriamento diminuiu bastante, permitindo às equipes montarem seus carros com entradas de ar bem menores, o que aumenta a eficiência aerodinâmica.

Outra vantagem diz respeito à caixa de engrenagens (ou caixa de marchas, ou câmbio). Trata-se de uma peça particularmente pesada (composta por múltiplas engrenagens e apoios de metal), que normalmente afeta negativamente o centro de gravidade, já que são posicionadas próximas à extremidade traseira. Esta disposição desloca muito peso para a extremidade do carro. Com a mudança feita pela Mercedes, o espaço deixado pelo compressor permitiu que o câmbio fosse posicionado alguns centímetros à frente, melhorando o centro de gravidade e, por isso, a estabilidade do carro em frenagens e curvas.

Alguns defendem que o sistema da Mercedes também tem uma retomada mais rápida do torque do motor, e do compressor, mas isto não está claro. Parece que o sistema permite, isto sim, que o piloto "dê o pé" um pouco antes nas saídas de curva, já que o carro é mais estável que o dos adversários.

Foram mudanças relativamente importantes do regulamento, buscando, entre outras coisas, o equilíbrio entre as equipes. Mas, como tantas vezes na história da Fórmula 1, a criatividade dos projetistas,  e dos cientistas, acabou se impondo. A Mercedes deu um passo à frente da concorrência, e agora cabe à Ferrari e à Renault encontrar soluções para lhe fazer frente. As alternativas não são muitas, e uma mudança nos projetos dos dois motores, para copiar a arquitetura da Mercedes não está descartada. Mas isto demandará problemas sérios para as equipes, que terão que rever os projetos de seus próprios carros.

Nada disso acontece a curto prazo. Portanto, melhor nos acostumarmos a ver os carros estampando a estrela de três pontas andando na frente por um bom tempo ainda.

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