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Combustíveis e tecnologia. PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Sunday, 28 November 2010 04:40

 

 

Competições envolvendo automóveis podem usar diversos tipos de combustível. A Fórmula Indy já usou a Gasolina e o Metanol no passado. Atualmente usam o “brasileiríssimo” Etanol. Alguns dos carros que disputam o WTCC usam Diesel (no ano que vem todos terão que usar Gasolina. Os carros de Fórmula 1, desde há muito usam gasolina... ou algo parecido com ela (falaremos sobre isso mais adiante), mas nem sempre foi assim. 

 

Quem teve a oportunidade de ter aulas sobre mecânica ou aprendeu lendo revistas especializadas, sabe alguma coisa sobre motores de combustão interna, onde o combustível é o líquido que deve ser misturado com o ar dentro do cilindro para gerar uma combustão – a qual será gerada por uma centelha elétrica – e isso, portanto, causará uma forte expansão da mistura ar/combustível e o gás resultante da explosão gerada dentro do cilindro o movimentará. 

 

Quanto melhor o combustível puder ser distribuído na câmara de combustão e mais partículas capazes de explodir existirem por centímetro cúbico (cm³) no combustível, maior será o poder desta explosão e mais energia você será capaz de produzir com uma quantidade constante de combustível.  

 

Esta equação poderá ter dois propósitos claramente definidos – e nem sempre congruentes: por um lado, uma queima maior e uma ação mais eficiente do motor irá gerar mais potência e ganho de performance do veículo. Do outro lado, um motor mais eficiente precisará queimar menos combustível para fazer o seu trabalho. Em carros de corrida, não se pensa muito em economia – mas se pensa. O fator mais importante quase sempre foi o ganho de performance. 

 

O combustível dos Fórmula 1 através do tempo. 

 

 

O sistema de injeção e queima de combustível dentro de um cilíndro, quanto mais eficiente for a mistura, maior o reultado. 

 

Houve uma época na Fórmula 1 em que os carros queimavam “um coquetel de alta octanagem” que de gasolina só tinha o nome. A figura dos alquimistas da idade média, tentando transformar ferro ou chumbo em ouro, transportada para os tempos modernos, era o retrato dos homens e mulheres que trabalhavam dia e noite para produzir um combustível cada vez mais eficiente. 

 

Nos anos de fundação da Fórmula 1, esta mistura continha substâncias  agressivas, tais como o benzeno, metanol, acetona e nitrobenzeno, alguns destes componentes – ou a mistura de alguns – tinha que ser drenada do motor imediatamente após os treinos e corridas. Sem esta precaução, o motor não sobreviveria à noite.

 

Mais tarde, o querosene, que também é um derivado do petróleo, foi usado até o final dos anos 1960, antes da lista dos aditivos admissíveis estava ficando cada vez mais restrita pela entidade que comanda o esporte, a FIA, para a proteção dos pilotos e mecânicos.

 

 

Durante um bom tempo, o combustível dos carros de Fórmula 1 foram verdadeiras obras de engenharia química. Tudo para vencer! 

 

Até o final da década de 1970, os regulamentos previam  a utilização de gasolina de alta octanagem, à venda na França, Itália, Alemanha e Inglaterra. Gasolina com RON 101 (a sigla RON quer dizer: Research Octane Number ou Valor de Octanos Encontrados) disponível em postos de gasolina europeu foi utilizado, com tolerância de até 102 RON. Quando esse tipo de gasolina já não era para venda, os fornecedores de equipes foram autorizados a preparar combustíveis especiais para a categoria. Eles, portanto, tornaram este combustível em algo muito mais elaborado e bastante diferente da gasolina comercial.

 

No final da década de 1980 a “102 RON de Contenção Contínua”, e suas “variantes” passaram a sofrer mais restrições, agora aplicadas ao oxigênio e nitrogênio (2% em ambos os casos). Conforme o tempo passava, as restrições foram estabelecidas novas e outros, tais como a pressão de vapor, densidade, teor de benzeno e chumbo, foram adicionados. As empresas de petróleo experimentaram mais de 300 misturas por temporada até o início de 1990.  

 

Em 1992, a FIA deu um “basta” nisso e, numa das atitudes na busca de redução de custos das equipes, Max Mosley determinou que o combustível teria que mudar. As restrições incluíram a contagem de octanagem, oxigênio e nitrogênio e densidade. A gasolina não poderia conter compostos que não eram encontrados na gasolina comercial. Estes requisitos foram se aprimorando e o que existe em vigor desde então foi baseado nas decisões do Parlamento Europeu para a gasolina comercial produzida a partir do ano 2000.

 

 

Com a obrigatoriedade de se ter um combustível "similar" aos dos carros de rua, as petrolíferas tiveram que ser "criativas". 

 

Graças a modelos matemáticos para prever a característica de poder e do fim da gasolina, um combustível pode ser preparado para aumentar o poder de carros dentro das restrições estabelecidas pela FIA. Ainda assim, a gasolina que move os Fórmula 1 é especial. 

 

A produção começa com a finalidade de se obter a maior potência possível do motor, sem comprometer a durabilidade e com foco no consumo de combustível, não para fazer economia como nos carros de passeio, mas para ganhar ao ter que se carregar menos peso. A primeira fase abrange a utilização de um modelo de previsão de computador, no qual um banco de dados é alimentado com mais de uma centena de matérias primas para a obtenção de gasolina experimental.

 

Em sua busca para encontrar a melhor mistura e dose extra de energia para as cruciais frações de segundo, os engenheiros podem misturar e queimar gasolina praticamente, sem realmente ter que produzir o combustível. Algumas das equipes têm desenvolvido sua tecnologia de informática para que a “gasolina virtual” possa até ser testada em um “motor virtual”.

 

Esse modelo matemático foi desenvolvido utilizando a resposta do motor de Fórmula 1 para diferentes tipos de combustível e todas as propriedades físico-químicas das matérias primas. A segunda etapa envolve a preparação de pequenos lotes de diferentes tipos de gasolina experimental e testá-las em laboratório para confirmar que atendem as restrições de especificação e, em seguida, são testados em uma máquina onde os níveis de potência e consumo são verificados.

 

 

A fornecedora oficial da Ferrari, a Shell, monta um verdadeiro centro de alta tecnologia em cada autódromo da temporada. 

 

Depois de selecionar alguns combustíveis que são susceptíveis de ser bem sucedido nos motores da equipe, os testes de durabilidade são realizados em um dinamômetro e na pista. Uma vez que a composição da gasolina foi decidida, uma amostra é enviada para o laboratório da FIA, na Inglaterra, para aprovação.

 

Óleos e Lubrificantes também fazem parte do trabalho. 

 

As companhias de petróleo produzem óleos e lubrificantes em quantidades estabelecidas compatíveis com as necessidades dos seus exigentes clientes. A Shell chega a produzir para a Ferrari lotes em quantidades de 40m³ (40.000 litros) para pesquisa, transportando-os me barris de 50 litros.

 

Uma equipe top como a da Casa de Maranello chega a consumir em torno de 3600 litros de combustível, 200 litros de óleo do motor, 180 litros de óleo da caixa, 80 litros de fluido hidráulico, 20 litros de fluidos refrigerantes e vários quilos de graxa para uma corrida.

 

 

Uma mulher está à frente de tudo: Lisa Lilley tem um PhD em Engenharia Química e é um dos profissionais mais respeitados no meio. 

 

Há sempre a presença de um engenheiro no local da prova (com 5 dias de antecedência) para verificar se todos os combustíveis estão no local e para controlar as máquinas de cromatografia e espectrometria, que permitem a realização de diagnóstico do motor.

 

No final de uma corrida, todos os produtos não utilizados são sistematicamente devolvidos ao fabricante. Para apoiar os esforços da Ferrari, em cada evento, o patrocinador e parceiro técnico – Shell - leva não somente os combustíveis e lubrificantes, necessários para o fim de semana, mas também uma equipe de especialistas para ajudar a manter os motores e as demais partes mecânicas funcionando perfeitamente. 

 

Lisa Lilley, diplomada com um PhD em engenharia química, é gerente de tecnologia da Shell com a Ferrari. O Cientista de Combustível Mike Evans e dois técnicos certificam-se cuidadosamente que a mistura da gasolina V-Power (que é diferente da que encontramos no posto da esquina) e os lubrificantes Shell Helix estejam exatamente dentro das regras estabelecidas pela FIA e mantendo o desempenho de ponta.

 

 

Mesmo sem o reabastecimento dos carros como era visto nos tempos dos pit stops, o equipamento da operação é parecido. 

 

A Shell monta em seu espaço um depósito de cerca de 30  para a estocagem de seu combustível e lubrificantes em embalagens fechadas. Um laboratório portátil embutido na metade traseira de um reboque Ferrari “double-decker” também é transportado para cada corrida. Mais de 66 mil litros de combustível são enviados ao redor do mundo durante toda a temporada de corridas. Usando o equipamento sofisticado – o cromatógrafo – a gás, a equipe de testes de combustível coleta amostras em torno de 40 vezes por corrida para certificar-se não há contaminação por combustível residual deixado no tanque ou materiais de limpeza.

 

A FIA também realiza testes para se certificar de que o abastecimento de combustível de cada equipe fica dentro dos estritos limites de octanagem. A partir de 2009, cada competidor passou a usar o "biocombustível", com o combustível dos carros contendo 5,75 por cento desta nova e menos agressiva forma de gerar energia, como o nosso etanol. 

 

Assim como o combustível é analisado durante todo o evento do GP, amostras de lubrificantes são retirados do motor e da caixa de câmbio a cada vez que uma Ferrari – ou qualquer carro – retorna aos boxes. Um analisador de rotação de disco com eletrodos identifica a presença de metais – que porventura estejam ali devido ao desgaste – e de contaminantes.  O monitoramento da origem destes metais permite prever exatamente quando uma falha de motor ou transmissão é iminente.

 

 

No final de semana, dezenas de amostras são coletadas tanto do combustável como dos lubrificantes. Garantia de eficiência. 

 

Isso é uma grande vantagem estratégica, porque a nova regra que permite o uso de apenas oito motores para toda a temporada, além de que o uso de caixas de câmbio também é limitado a quatro conjuntos por ano, pode ser decisiva no final do ano. A penalidade para o uso do 9º motor é de é de 10 lugares no grid de partida e de  5 posições para uma troca de transmissão.

 

Composição do combustível de um carro de Fórmula 1. 

 

Como já foi mencionado, os combustíveis corrida na Fórmula 1 devem ter os mesmos componentes que os combustíveis ao consumidor. É a proporção dos diferentes componentes que fazem toda a diferença. Devido a essa limitação, os hidrocarbonetos disponíveis podem ser classificados em duas categorias principais:

 

• Cadeias Saturadas: Neste caso, são as moléculas que contém átomos de hidrogênio suficiente para saturar os átomos de carbono.

              • As cadeias parafínicas (cadeias retas com ligações simples): possuem alto peso molecular de hidrocarbonetos (alcanos) com a fórmula geral CnH2n +2, onde n, o número de átomos do elemento, é entre 22 e 27. O nome é derivado do latim Pará Latina + affinis, que significa aqui “falta de afinidade”. Ela é encontrada principalmente como um produto branco, inodoro, insípido, cera sólida, com um ponto de fusão entre 47 ° C e 65 ° C. É insolúvel em água, mas solúvel em benzeno. A parafina é afetada pela maioria dos reagentes químicos comuns, mas oxida facilmente. 


            • Cadeias naftênicas (cadeias fechadas com ligações simples): Estes têm excelentes propriedades de baixa temperatura, usado principalmente em lubrificantes. 
 

 

• Cadeias não saturadas: Neste caso, as moléculas não contêm átomos de hidrogênio suficiente para saturar os átomos de carbono.

 

• Cadeias Aromáticas (cadeia fechada, com ligações duplas e simples alternadas, onde o núcleo é o benzeno): Estes são chamados por causa de seu cheiro perfumado. Os principais são aromáticos tolueno, benzeno e xileno. Diolefinas ou o Dienes (cadeias retas com duas ligações duplas). Acetileno (cadeias retas com ligação tripla): acetilenos fazem parte do alcinos. 

 

O tanque de combustível.

 

Os Carros atuais da Fórmula 1 (na verdade, isso já existe há mais de uma década) usam tanques de combustível deformável. Feitos de Kevlar e à prova de perfuração, reduz drasticamente o risco de incêndio durante um acidente. O tanque se remodela na área onde qualquer tipo de pressão vier a ser aplicada e a forma de seu interior permite uma espécie de subdivisões em linhas que criam uma proteção extra como medida para qualquer possibilidade de ruptura.

 

Há também um extintor colocado no cockpit do carro que será acionado automaticamente no caso de um acidente.  

 

O tamanho de um tanque de combustível é também bastante importante para o design de chassis. O tamanho do reservatório deve ser considerado em relação ao consumo de combustível, levando-se em conta o comprimento, largur, altura, aerodinâmica, etc.

 

 

Flexivel, ajustável, hiper resistente e leve. Este é o tanque de combustível de um Fórmula 1. Feito sob medida para cada carro.

 

Uma vez que o tanque está localizado sob e atrás do banco do motorista, que determina em grande parte o espaço entre o motorista e o motor, quanto mais o posicionamento do piloto for adequado à passagem “limpa” do ar, movendo a posição do mesmo, pode até haver uma diferença de formato nos tanques entre um carro e outro de uma mesma equipe.  

 

Nos atuais carros de corrida de Fórmula 1, o consumo de combustível varia entre 180 e 210 litros em uma distância de corrida de pouco mais de 300 km. Os pilotos podem controlar um pouco o consumo de combustível ajustando a mistura deste com o ar para a queima nos cilindros, através de controles nos seus próprios volantes.

 

Como o peso de tudo na Fórmula 1 tem uma enorme relevância, até o combustível é calculado em quilos e não em litros, para efeitos de cálculo de ganho ou perda de tempo.  Pelo regulamento atual, os pitstops durante as corridas estão proibidos, assim, os projetistas precisaram para 2010 projetar carros com tanques maiores (quase o dobro do volume) dos tanques do ano anterior.

 

Os motores, como também vieram sofrendo restrições quanto ao uso, precisaram ficar mais econômicos (ou menos gastadores, se preferirem). 

 

 

Caso não fosse seguro (no passado não era) o piloto estaria exposto a um enorme risco em caso de um vazamento e fogo. 

 

Uma vez que existem motores de fabricantes diferentes na categoria, os consumos de combustível também variam e isso ocorre até mesmo em motores do mesmo fabricante em relação aos carros que equipam, devido ao coeficiente de arrasto de cada carro. Assim, cada equipe tem que encontrar uma solução racional para que seus pilotos não fiquem a pé antes do final da prova.

 

Uma coisa que todos – sem exceção – fazem e há muito tempo é resfriar o combustível (mas com um certo limite de eficiência) para algo em torno de 10ºC. Quanto menor a temperatura, menor o volume e assim, garantir uns litros a mais quando esta atingir a temperatura ambiente!

 

Um abraço,

 

Luiz Mariano

 

 

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Last Updated ( Wednesday, 12 January 2011 12:58 )