Red Bull e o controle de tração

A segunda metade da temporada de 2013 foi marcada pelo domínio absoluto de Sebastian Vettel e sua Red Bull. Foram 9 vitórias seguidas entre os GPs da Bélgica e do Brasil (igualando a mítica marca de Alberto Ascari, entre 1952 e 53), e um novo recorde de vitórias consecutivas em uma única temporada! No entanto, muitos alegam que tal domínio só foi possível pois o carro de Vettel possuía algum tipo de sistema ilegal para controle de tração. Será?

A desconfiança já existia desde a primeira metade do campeonato, mas foi depois do GP de Cingapura (e do depoimento de Giancarlo Minardi a respeito do “som” do motor de Vettel naquele GP) que as suspeitas passaram a tomar conta dos noticiários. Os dois vídeos na sequência ilustram o comentário de Minardi. Primeiro, um F1 com controle de tração (Honda, 2007). Depois, imagens (e sons) do GP de Cingapura em 2013.

VIDEO 1: carro com controle de tração

httpv://youtu.be/IERMHCRNB5w

VIDEO 2 : GP de Cingapura

httpv://youtu.be/Rj8I83A1hiw

Vettel dominou este GP de forma tão absurda que até os mais céticos ficaram com a pulga atrás da orelha.

Ainda assim, é necessário lembrar que desde a última proibição deste auxílio de pilotagem a FIA padronizou e controla a distribuição das ECUs dos motores de todas as equipes (as famigeradas “centralinas”). Desta forma, tornou-se impossível para as equipes aplicar um controle de tração sem que a FIA descobrisse. Como seria possível, então, a Red Bull utilizar um controle de tração por baixo dos panos? Para responder essa pergunta, precisamos entender mais a fundo este tipo de sistema, bem como algumas tecnologias presentes nos carros atuais.

Como funciona o controle de tração?

Seu princípio físico de funcionamento é simples, e se baseia nos conceitos de atrito estático e dinâmico. De maneira simplificada, quanto mais rápido gira a roda, mais velocidade o carro adquire. Isso ocorre até um certo limite, a partir do qual as rodas trativas “patinam” e a potência deixa de ser transferida integralmente ao solo.

Sendo assim, de maneira ideal, o controle de tração pode limitar instantaneamente a velocidade das rodas, de modo a evitar o escorregamento do pneu. Na prática, pode ser feito de diversas formas: corte de injeção de combustível,  fechamento automático da borboleta (restringindo a quantidade de ar), controle da faísca das velas (impedindo uma combustão de boa qualidade). Utilizar o freio de forma ativa também é uma possibilidade (utilizada pela McLaren no passado), mas igualmente banida do regulamento da F1.

Como se pode imaginar, todos estes sistemas são eletromecânicos, de modo que precisam de três pilares fundamentais para funcionarem:

1) Dados de entrada – velocidade angular das rodas, inclinação do chassi, rotação do motor, pressão de óleo, vazão de ar, vazão de combustível, velocidade linear do veículo, entre outros, todos eles aquisitados via sensores eletrônicos;

2) Processamento dos dados – os dados aquisitados são utilizados pela ECU do motor que, através de modelos matemáticos, determina qual a velocidade ideal da roda para evitar o escorregamento do pneu e quais os parâmetros do motor devem ser modificados para que isto aconteça;

3) Atuadores – após determinar o valor ideal para a velocidade da roda, é necessário que esta informação se torne realidade e a roda passe realmente a girar na velocidade calculada. É aí que entram em ação os atuadores (injetores de combustível, bobina de acionamento de vela, motor de passo do corpo borboleta, circuito hidráulico dos freios) que limitam a velocidade angular da roda.

Os dados de entrada e os atuadores já existem nos carros de hoje e, apesar de limitados em alguns aspectos, não são controlados de forma draconiana pela FIA. Por outro lado, a central de processamento (ECU), é! Sem essa base para realização dos cálculos matemáticos, o tripé cai e o controle de tração não funciona. Se em 1994 a ECU já fosse padronizada como é hoje, talvez diversos episódios nebulosos teriam sido evitados naquela temporada.

Como funciona o KERS?

Na F1, o KERS é uma máquina elétrica que pode assumir tanto o papel de motor quanto o de gerador. Quando assume o papel de motor, a energia acumulada na bateria é entregue às rodas. Quando assume papel de gerador, recupera energia da frenagem do carro e armazena de volta na bateria.

O detalhe é que o KERS utilizado na F1 pode ser carregado não somente pela regeneração da energia durante a frenagem, mas também pelo próprio motor a combustão! Nos carros de rua, o dispositivo que utiliza a energia do motor para recarregar a bateria é chamado de alternador. Ora bolas, então o KERS é somente um alternador metido à besta? Quase isso.

Isso nos leva a uma pergunta: os problemas de alternador apresentados pela Red Bull em 2012 eram realmente do alternador? Ou eram problemas no “alternador metido à besta”?

Como o KERS poderia virar um “controle de tração”?

Para gerenciar o fluxo de energia entre os diversos elementos envolvidos, o KERS possui uma pequena ECU. Porém esta, ao contrário daquela utilizada no motor, não é padronizada e controlada pela FIA. Logo, ao menos em teoria, seria possível utilizar esta ECU para fazer o trabalho de cálculo e então levar o sinal aos atuadores presentes no veículo. Porém, como a ECU do KERS não está fisicamente ligada aos sensores e atuadores normalmente utilizados para o controle de tração, se faz necessário encontrar outras formas de determinar: I) quando a roda começa a deslizar; e II) qual a melhor maneira de limitar este escorregamento.

O primeiro problema pode ser resolvido utilizando-se acelerômetros ligados à suspensão, que detectariam as flutuações da força de contato entre pneu e solo durante as curvas. Já o segundo é facilmente resolvível pelo fato de que o KERS pode aceitar energia do motor a qualquer momento, ou seja, quando a potência entregue pelo motor for muito mais alta do que o pneu pode aguentar, o fluxo de energia passa a ser entregue ao KERS (e por tabela à bateria).

Em resumo, um controle de tração dentro do regulamento da F1 atual poderia funcionar da seguinte forma:

# Sensores: acelerômetros na suspensão traseira, determinando as flutuações das forças de contato entre pneu e solo

# Central de processamento: ECU do KERS, que não é controlada pela FIA e serve inicialmente para controlar o fluxo de energia pelo sistema, podendo ser utilizada para calcular o torque máximo permitido nas rodas em um dado momento.

# Atuadores: o próprio KERS, que passa a atuar como um alternador quando a potência do motor a combustão é alta demais para o limite de escorregamento do pneu.

Portanto, amigos, seria possível sim a Red Bull (ou qualquer outra equipe) utilizar controle de tração e ainda assim respeitar as limitações eletrônicas impostas pela FIA. O que não prova que realmente tenham utilizado.

Com isso, agradeço a oportunidade dada pelos amigos do GPTOTAL para escrever neste espaço, e convido os nobres leitores a darem suas opiniões a respeito de uma das principais polêmicas da última temporada.

Abraços

Cassio Yared