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César Gámez

El sistema DAS de Mercedes es una Genialidad y da más Ventaja de lo que se cree

Reduce el Drag y aumenta la vida del neumático, entre otras ventajas…

Mucho tiempo después de que se pusiera solución a las zonas grises que nos trajeron el F-Duct y el doble difusor, el equipo Mercedes AMG Petronas de Fórmula 1 avivó el interés latente en la innovación cuando una cámara onboard reveló una rareza dentro de la cabina del campeón del mundo: Lewis Hamilton.

El británico fue cazado empujando su volante hacia adelante y hacia atrás y –suponemos– la columna de dirección, mientras completaba vueltas al circuito de Barcelona sobre su nuevo chasis W11.

Dual-Axis Steering, más que un truco, es una verdadera genialidad

El DAS de Mercedes F1, acrónimo de ‘Dirección de doble eje’, es primo conceptual del sistema DRS, que se encuentra en la parte trasera del vehículo de Fórmula 1. El DRS es un sistema electrónico activado por el piloto en el volante que aplana temporalmente el alerón trasero en las largas rectas para reducir la carga aerodinámica y la resistencia al aire.

Permitido solo en un número limitado de zonas definidas por la Fórmula 1 en cada circuito, el DRS se implementó como una herramienta para promover más adelantamientos al aumentar la velocidad máxima para los pilotos que se acercan al vehículo que persiguen. Si el perseguidor está a menos de un segundo del perseguido e ingresa en una zona de DRS, el sistema se puede activar presionando un botón: el alerón trasero se abre y la resistencia al aire disminuye, produciendo la velocidad necesaria para adelantar.Publicidad – Sigue leyendo debajo

Con el DAS, que ya ha sido prohibido para 2021, el equipo Mercedes ha aplicado el pensamiento que esconde el sistema DRS para reducir la resistencia al aire ­de los neumáticos –para ser precisos– causado por la suspensión delantera. A diferencia de DRS, el DAS no está limitado a zonas específicas, sino que está disponible para los pilotos en todo momento.

Comprender el razonamiento y valor detrás del DRS es fácil. Al eliminar parte de la carga aerodinámica inútil y la resistencia que no ayuda a un Fórmula 1 mientras acelera en recta, el coche va más rápido.

Un pariente cercano del DRS

El DAS es un poco más abstracto y produce una ganancia más pequeña que el DRS, pero su valor para reducir la resistencia causada por los neumáticos delanteros contra la superficie de la pista y, en menor grado, la creada por los neumáticos, no debe ser subestimado. No se sabrá la ventaja total que ofrece el DAS hasta que comience el primer fin de semana de la temporada, pues en las pruebas de Barcelona es muy poco probable que veamos a Mercedes liberar todas las capacidades del W11.

A medida que los vehículos de Fórmula 1 se vuelven más similares cada año, se requiere un mayor ingenio para encontrar las más pequeñas ventajas para distinguirlos del resto, y en el DAS, tenemos un caso en el que Mercedes se preguntó si una penalización de rendimiento que viene de mucho tiempo atrás y ya estaba aceptada, enfrentada por los equipos desde los albores del automovilismo, podría resolverse. En las carreras de circuitos, la alineación de los neumáticos delanteros hace que cada lado apunte hacia afuera con unos pequeños grados. Está estandarizado y se llama convergencia.Publicidad – Sigue leyendo debajo

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Formula 1 Mercedes en Pista en entrenamientos libres

Y si bien el uso de la convergencia es un aspecto crítico para hacer girar el automóvil, induce al desgaste mencionado anteriormente, que reduce el rendimiento. Al hacer que los neumáticos delanteros se inclinen hacia afuera en las rectas, el aire golpea una mayor superficie de los neumáticos. Si se anulara la convergencia y los neumáticos estuvieran en línea recta, al aire se enfrentaría a una superficie más estrecha y produciría una perturbación menor.

A pesar de ser pequeñas áreas de ineficiencia, dar a Hamilton y Bottas la capacidad de mover el volante y eliminar los aspectos negativos asociados a la convergencia en las rectas, es un avance radical en el diseño de la dirección que ofrece múltiples mejoras.

Para imaginar la fricción y fuerzas que interactúan entre una llanta con convergencia y una carretera en línea recta, piense en un carro de la compra que se empuja por un pasillo. Es probable que en algún momento, una rueda delantera defectuosa comience a tambalearse y gire el carro hacia algún lado, a diferencia de las otras tres ruedas que ruedan suavemente con un mínimo esfuerzo. Esa rueda girada hacia fuera es la que requiere mayor esfuerzo físico para corregir su trayectoria.

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Esto, en términos de carreras, es lo que los motores de combustión interna y los sistemas de recuperación de energía se ven obligaos a dominar con la suspensión delantera y los neumáticos ligeramente caídos. En lugar de rodar por las rectas con las llantas en paralelo, la convergencia produce intencionadamente una mala fricción en las ruedas delanteras porque es un componente necesario para las curvas.

La reducción de fricción de neumáticos mediante el uso de una menor convergencia ha sido una práctica habitual entre los equipos de las 500 millas de Indianápolis, donde se hace todo el esfuerzo para que los equipos logren el mejor equilibrio entre velocidad en curva y velocidad en línea recta, para obtener las recompensas del rendimiento óptimo en ambas condiciones.Publicidad – Sigue leyendo debajo

Ver esta práctica de las 500 millas de Indianápolis aplicada a las carreras de circuito fascina a uno de los grandes ingenieros de la ndycar, Craig Hampson, quién ganó cuatro títulos con Sebastien Bourdais y hoy trabaja como ingeniero de carreras en McLaren, supervisando el programa de la Indycar del fabricante.

Hampson, se deshace en elogios hacia el invento

Veterano de las 500 millas, Hampson entiende lo que el equipo Mercedes de Fórmula 1 está tratando de aliviar con el DAS, y cree que hay algunas soluciones generadoras de velocidad que podrían proporcionar.

“Me inclino más a decir que es una herramienta de velocidad en línea recta, en la medida en que la reducción de la convergencia que se produce en la recta mejora la velocidad”, asegura Hampson a Road & Track. “También reducirá el calentamiento de los neumáticos delanteros, y por tanto, tendrán una mayor vida útil”.

ventajas del sistema DAS de Mercedes amg

NurPhotoGetty Images

Hampson tiene otra idea sobre dónde el DAS podría suponer un cambio. “También se me ocurre que tal vez quieran correr con más convergencia de lo que normalmente lo harías para las curvas, lo que ayudaría a girar más el coche, pero nadie hace eso porque tiene un efecto excesivamente negativo en la resistencia al aire en las rectas, lo que perjudica la velocidad punta y la temperatura de los neumáticos”, añade. “Pero si han encontrado la forma de aliviarlo con el DAS haciendo que el problema desaparezca inmediatamente, podría ser una herramienta poderosa”.

Sumérjase en la ciencia del desgaste de neumáticos: el valor de eliminarlos en recta y cómo se combina la intersección de la configuración de la convergencia y la inclinación de los neumáticos delanteros es algo fascinante para Hampson.

“Los neumáticos producen principalmente una fuerza lateral, y esa fuerza proviene del ángulo de deslizamiento de la llanta, que es el ángulo en el que se encuentra la llanta en comparación con la dirección en la que el automóvil va en la pista. También hay un empuje de inclinación, por lo tanto, existe una fuerza lateral debido al empuje desde el ángulo que la llanta está hacia la pista. Por lo tanto, si estamos en Indianápolis y hablamos sobre el neumático delantero derecho, está produciendo fuerza lateral incluso cuando se desplaza en recta. Entonces, cuando se gira el neumático, esa llanta ya no es paralela a la línea central del automóvil y por lo tanto, el eje al que apunta la fuerza lateral, ya no es exactamente perpendicular al eje longitudinal del automóvil. Y así, una parte muy pequeña de ese vector apunta hacia la dirección en que termina desacelerando el automóvil.”

Con la convergencia y el camber actuando como pequeños paracaídas basado en el rozamiento de los neumáticos delanteros, el DAS libera al W11 de esas pérdidas de rendimiento que se suman a una pérdida de tiempo no especificada en cada vuelta.

“Si juntas esas dos cosas, es básicamente una contribución de la fuerza lateral del neumático que resiste el movimiento hacia delante del automóvil”, cuenta Hampson. “Entonces, cuanto más conduces el coche y más fuerza lateral obtienes de ese neumático, en realidad más estás desacelerando el coche. Es lógico cuando lo piensas, ¿verdad? Sabes que vas a hacer fuerza lateral, y por lo tanto, no obtienes nada gratis, así que algo de eso viene con fricción que ralentiza el coche. Pero es porque el neumático ya no está alienado con la dirección en la que va el automóvil.”

“Entonces, si puedes lograr girar con menos dirección, menos ángulo de deslizamiento de la llanta, en realidad terminará con menos rozamiento y perderá menos velocidad en cualquier curva por la que los Fórmula 1 pasen. En Indianápolis, los pilotos disminuyen la velocidad en curva aunque estén acelerando a fondo. Es debido a la dirección de los neumáticos, el ángulo de deslizamiento de los neumáticos y el hecho de que la fuerza lateral en los neumáticos está resistiendo el movimiento hacia delante del automóvil. Entonces, si podemos reducir todo eso, vamos rápido para la curva.”

“Mercedes está tratando de hacer lo mismo, Si enderezamos la divergencia y la colocamos en el ángulo correcto para que el empuje de la llanta sea exactamente perpendicular a la línea central longitudinal del automóvil, entonces el automóvil no perderá velocidad.”

Con el DAS, los ingenieros de Mercedes hicieron un trabajo rápido para cuantificar sus beneficios en condiciones reales. Utilizando los datos de rendimiento generados por Hamilton y Bottas con el DAS desactivado, una vuelta de referencia rápida servirá como punto de salida para medir las ganancias de tiempo producidas por el W11 con el DAS habilitado.

Solo Mercedes es capaz de saber cuánta ventaja real da el DAS

Teniendo en cuenta la naturaleza privada de las pruebas junto a otros equipos de Fórmula 1, es de esperar que Mercedes pidiera a sus pilotos que oculten la ventaja de tiempo por vuelta que consigue el DAS, dividiéndolo por secciones en diferentes vueltas. Al hacerlo así, se evita que Ferrari, Red Bull y otros equipos, comparen los beneficios con precisión.

La misma práctica de prueba de vuelta parcial se realiza con o sin DAS. Los pilotos reciben instrucciones de ir rápido en ciertos sectores, donde los ingenieros están esperando feedback, diciéndole al piloto que levante el ritmo en otros lugares para ocultar el rendimiento real frente a los rivales.

Con los datos del DAS en la mano y las vueltas unidas, una simple comparación le ha dado a Mercedes una visión clara del valor real, que se revelará durante el primer fin de semana de la temporada Fórmula 1, el próximo 13 y 15 de marzo en Melbourne, Australia.

“Con el DAS funcionando, la única resistencia que tendrá es la de los neumáticos en el asfalto y la grasa de los cojinetes de las ruedas”, explica Hampson. “De hecho, podrán saberlo observando la temperatura de los neumáticos. Estaban observando todos los sensores de temperatura, las cámaras térmicas, y viendo las diferencias de cuando no usan DAS y la mayor fricción y temperaturas que se generan.”

“El último elemento de interés con el DAS es ahora cómo el sistema es activad y desactivado por los pilotos. Aunque el volante se observó deslizándose hacia delante y hacia atrás, se necesitaría un mecanismo de bloqueo para mantener el volante en su lugar en ambas posiciones, ya que sería imposible dirigir con precisión se permite que la columna se deslice hacia delante y hacia atrás mientras gira en las curvas.”

“Tiene que bloquearse de una forma u otra”, dice Hampson. “Y es mejor que el piloto recuerde volver a colocarlo en la posición correcta o la divergencia no estará como debe para la curva. Solo piensa en las posibilidades. Podrías tener una configuración de dirección de lata velocidad que sea más lenta para evitar que el coche sufra, y una configuración de dirección de baja velocidad para las curvas más lentas, para inducir reacciones más rápidas en el chasis. Hay todo un mundo de cosas que podrías hacer con esto.”

Lewis Hamilton manejando el mercedes F1 en barcelona 2020

Hampson, una de las grandes mentes en las carreras de Fórmulas, saluda a los ingenieros de diseño sin reconocimiento que han encontrado la solución a un inconveniente milenario.

En Mercedes, hay ingenieros geniales no suficientemente reconocidos

“Hay algunos ingenieros inteligentes en algún lugar de ese edificio gigante de mil personas, ya sean jóvenes o viejos, que merecen elogios por pensar fuera de la norma y tener esta idea. Y me gusta. Porque en realidad no es un sistema tan complicado, pero todos tendrán que luchar para diseñar uno e implementarlo tan rápido como puedan. Eso es doloroso.”

“Y eso es un gasto y… ¿Realmente mejora el espectáculo? Probablemente no, entonces, es exactamente el tipo de cosas que los propietarios y los encargados de establecer reglas quieren prohibir. Pero como ingeniero y aficionado al deporte, creo que es una genialidad. Desearía que hubiera más cosas como esta que pudiéramos hacer.”, concluyó Hampson.

Lewis Hamilton y Valtteri Bottas aún no tienen claro si usarán el novedoso dispositivo DAS en Australia

Tras un año de desarrollo, Mercedes presentó su nuevo sistema DAS en el segundo día de test de pretemporada en Barcelona, ​​lo que generó intriga en todo el paddock.

El sistema permite a Hamilton y Bottas ajustar el ángulo de convergencia de sus ruedas tirando y empujando el volante del coche.

Aunque aún se desconoce su legalidad bajo Parque Cerrado, la mayoría de sus rivales elogiaron la innovación de Mercedes con el nuevo dispositivo.

Pero el equipo, tras evaluar en pretemporada las ventajas del DAS, aún debe tomar una decisión firme sobre si usarlo en el primer gran premio del año, el de Australia.

“Estuvimos aprendiendo sobre ello”, comenzó Bottas. “En las pruebas, los ingenieros tienen más tiempo para aprender de los datos y para darnos más pautas a los pilotos de cómo usarlo mejor”.

“Pero aún no tenemos claro en qué tipo de situaciones puede darnos ventaja, cómo de grande es esa ventaja y en qué pistas lo debemos utilizar”.

“Estamos contentos de tenerlo en el coche, y de momento ha ido todo sin problema. Empezamos a sentir que todo funciona de manera bastante automática, sin pensarlo demasiado, y lo estamos utilizando como mejor creemos”.

Cuando se le preguntó si el equipo planeaba usar el DAS en Melbourne, Bottas dijo que “no hay razón para no hacerlo”.

Su compañero de equipo Lewis Hamilton, no lo tiene tan claro.

“De momento realmente no lo uso mucho”, declaró el inglés. “A veces practicas con él, a veces practicas sin él. No sé cuánto lo usaremos”.

Hamilton fue el piloto más activo de los test, y aunque admitió que Mercedes tiene problemas de motor que resolver, se mostró satisfecho con las pruebas: “Creo que ha sido una buena pretemporada. No ha sido perfecta, pero no es necesariamente malo descubrir esos problemas en invierno”.

“No tengo ni idea de dónde estamos en comparación con los demás. El equipo probablemente tendrá una mejor idea de ello”.

Matemáticas y cálculos detrás del DAS de Mercedes

El innovador sistema de dirección de doble eje de Mercedes ha dado mucho que hablar en el paddock de la Fórmula 1, pero si no estás familiarizado con la aerodinámica, es difícil entender cómo cambiar el ángulo de los neumáticos hace que un automóvil sea más rápido. Este nuevo vídeo del canal Chain Bear detalla el concepto de los “ángulos de convergencia” o toe angles para aquellos de nosotros a los que no nos queda claro:

El toe es, básicamente, el ángulo de las ruedas en relación con la dirección del automóvil. Se cambia en cada carrera dependiendo de lo que proporcione el mejor rendimiento. En una situación de “convergencia”, los neumáticos están inclinados positivamente uno hacia el otro. Cuando está “hacia afuera”, las ruedas están en ángulo negativo, alejadas entre sí.

En circuitos de velocidad rápida y línea recta, como Monza, querrás tener un toe positivo, con los neumáticos en ángulo convergente, uno hacia el otro. Esto hará que el coche se sienta más estable cuando baje por rectas largas. En los circuitos con muchas curvas querrás tener un toe negativo o divergente, que ayude a seguir la trazada más rápido.

El toe tiene un impacto en un montón de cosas en las carreras: desgaste de neumáticos, velocidad en línea recta, estabilidad en línea recta y capacidad para tomar curvas. Pero lo más importante a considerar es esto último: las curvas. Cuando un coche de F1 gira, las ruedas del interior recorren una distancia más corta que las ruedas del exterior. Tu objetivo es que el neumático interior esté en un ángulo hacia fuera para que ambos sigan mejor la trazada, aumentando así el agarre. Cuanto más agarre, más rápido vas y más estable te sientes. Pero si las ruedas siguen hacia fuera en las rectas, se desgastan más.

Chain Bear repasa un montón de situaciones diferentes, por lo que definitivamente deberías ver el vídeo para entender las ventajas y desventajas del toe. Pero lo importante es que Mercedes ha desarrollado un sistema de dirección que permite al conductor determinar y cambiar el ángulo de las ruedas dependiendo de si el conductor está girando o bajando una recta.

Va a ser bastante interesante ver esta tecnología en acción esta temporada, así que no te pierdas las próximas carreras porque la FIA ya ha prohibido el DAS a partir de 2021.

¿Cómo funciona el das de mercedes?

La Formula 1 ya tiene polémica para la temporada 2020: el sistema DAS de Mercedes puede suponer una gran ayuda para Lewis Hamilton pero, ¿es revolucionario?

Desde sus inicios, y prácticamente durante toda su historia, la Formula 1 ha sido la competición de carreras de coches más avanzada tecnológicamente hablando. Sus coches están diseñados sólo para una cosa: para ser los más rápidos en circuitos de todo el mundo.

En la búsqueda de esa décima de segundo que permita ganar un Campeonato del Mundo, incontables ingenieros e inventores han participado en la Formula 1 para poner a prueba sus creaciones; aunque en muchas ocasiones, “rocen” la ilegalidad.

Aunque pueda parecer que la Formula 1 actual está más controlada y que los equipos tienen menos libertad a la hora de diseñar sus coches, la verdad es que sigue siendo muy competitiva y llena de soluciones ingeniosas. Y este año, eso lo ha demostrado el equipo oficial de Mercedes-Benz.

El funcionamiento revolucionario del DAS de Mercedes Fórmula 1

No hemos tenido que esperar mucho para tener la primera polémica de la temporada 2020: el segundo día de las pruebas previas al campeonato ya era evidente que Mercedes tenía un as bajo la manga, cuando el seis veces campeón del mundo Lewis Hamilton empezó a hacer movimientos raros mientras daba vueltas al Circuit de Barcelona-Catalunya en Montmeló.

En concreto, parecía que Hamilton estaba moviendo el volante hacia delante y hacia atrás, además de girarlo como es habitual. No solo eso, sino que un análisis de los vídeos grabados a bordo demostraba que las ruedas parecían moverse al mismo tiempo. Inmediatamente empezaron las elucubraciones, y el mismo día ya estaba más o menos claro lo que estaba pasando: Mercedes había desarrollado un sistema llamado DAS.

Dice mucho de la genialidad de los miembros de Mercedes que el equipo ni se haya molestado en ocultar o negar la existencia de este invento; no solo están seguros de que otros equipos no podrán copiarlo a tiempo, sino también que cumple con las reglas técnicas del campeonato.

La importancia de los ángulos en el DAS de Mercedes F1

Pero, ¿qué es el DAS? El Dual Axis Steering, o dirección de doble eje permite al piloto cambiar el ángulo de inclinación (“toe”) de las ruedas mientras el coche está en movimiento; de esta manera, el piloto consigue un mayor control sobre la manera en la que el coche se comportará en cada parte del circuito.

Para comprender porqué esto es importante, hay que aclarar un detalle: aunque parezca que un Formula 1 tiene todas las ruedas apuntando en la misma dirección (hacia delante), en realidad es normal que tengan un cierto ángulo, especialmente en las dos ruedas delanteras, las únicas que giran el coche en la F1.

Este ángulo puede ser negativo (las ruedas apuntan hacia dentro), o positivo (las ruedas apuntan hacia fuera), y cada uno tiene un efecto diferente sobre la conducción.

explicacion de los angulos de la suspension de los formula 1

Ruedas sin ángulo, ángulo negativo y ángulo positivo en un coche Virtual Racing School

Cuando un coche toma una curva, lo ideal es que la rueda esté angulada para que la mayor superficie de neumático posible esté en contacto con la superficie de la pista; en cambio, en las rectas lo ideal es que la rueda esté enderezada para generar menos rozamiento.

efecto de la friccion sobre los neumaticos durante una curva y agarre, ventajas del sistema das de mercedes

Efecto de los neumáticos durante una curva sin ángulo, con ángulo negativo, y con ángulo positivo Virtual Racing School

Los ingenieros de los equipos de Formula 1 se enfrentan al mismo problema en todos los circuitos: quieren el máximo agarre posible en las curvas, al mismo tiempo que no quieren generar rozamiento excesivo en las rectas que les caliente los neumáticos y les reduzca la velocidad punta.

Hasta ahora, tenían que analizar las características de cada circuito y llegar a un compromiso, que normalmente suele ser aplicar un poco de ángulo positivo (hacia fuera) para que el coche gane estabilidad en las curvas, que es donde se suele ganar o perder más tiempo.

Cómo funciona el DAS de Mercedes

Pero, ¿y si pudieses tener las dos cosas? En eso consiste el DAS de Mercedes.

Al mover el volante hacia su cuerpo, el piloto puede enderezar las ruedas para que apunten más hacia dentro; eso tiene la ventaja de ser mejor para la aerodinámica y calienta menos los neumáticos.

Cuando se acerca a la curva, puede empujar el volante y las ruedas se moverán hacia fuera, generando mas rozamiento; el coche será más estable y generará la temperatura necesaria para que el neumático gane agarre. Conforme salga de la curva, el piloto puede volver a tirar del volante para recuperar la posición original.

Es legal el DAS de Mercedes?

Como las reglas de la F1 establecen que la suspensión no se puede cambiar mientras que el coche está en movimiento, la genialidad de Mercedes está en asociar el movimiento con la dirección de las ruedas y no con la suspensión. Y es que, en lo que respecta a la dirección, la única limitación es que no puede afectar a más de dos ruedas al mismo tiempo.

Mercedes utilizará el DAS únicamente en 2020

Por lo tanto, el sistema de Mercedes es legal, como la FIA ha confirmado; sin embargo, a la organización mundial no le suele gustar que los equipos le busquen las “cosquillas” de esta manera, y ya se ha confirmado que las reglas de la temporada 2021 serán modificadas para prohibir este tipo de sistemas. No es de extrañar, ya que se puede alegar que supone una distracción para los pilotos como lo fue el polémico “F-Duct”.

Esa es sólo una de las razones por las que es poco probable que el resto de equipos copie el sistema; empezar a desarrollarlo ahora supone que sólo llegaría a los coches a mitad de año, así que económicamente hablando, no merece la pena. A menos, eso sí, que el sistema sea tan bueno que no haya más remedio que copiarlo.

Esa es la verdadera incógnita. Aunque Lewis Hamilton y Valtteri Bottas tendrán una herramienta más para mejorar sus tiempos, eso no significa necesariamente que vayan a ganar todas las carreras; aún no está claro el verdadero impacto que tiene cambiar el ángulo de las ruedas en tiempo real.

Referencias:

https://www.caranddriver.com/

https://lat.motorsport.com/

https://www.elespanol.com/