I primi quattro Gran Premi del Mondiale di Formula 1 del 2015, hanno visto una Ferrari in netto recupero sulle Mercedes. Il gap tra le due monoposto è passato da oltre un secondo e mezzo dell’anno scorso a pochi decimi in questa prima parte di campionato: ed è arrivato per la rossa, anche il gradino più alto del podio in Malesia.
Le monoposto di Maranello sono riuscite a migliorare sia sul giro singolo, riuscendo in qualifica a rimanere costantemente nelle due prime file con Sebastian Vettel, sia sul passo gara, grazie anche ad una maggiore “gentilezza” con i pneumatici.
Rimane però ancora un certo divario tra le frecce d’argento, la Ferrari e le altre monoposto, sia in qualifica che per certi tratti in gara.
Cerchiamo di capire il perché.
Sicuramente molto è dovuto al meticoloso lavoro svolto dai tecnici della casa di Stoccarda, sia sull’aerodinamica, sia sulla power unit, ancora la migliore del circus.
Ma c’è un segreto! Un “bottone magico” a disposizione di Lewis Hamilton e Nico Rosberg, come rivelato dal sito specializzato f1analisitecnica.com: un bottone che consente ai due piloti di disporre di un aumento di potenza da gestire per breve tempo, in qualifica e in gara.
Cerchiamo di capirne di piĂą.
La Mercedes ha approntato a bordo delle due monoposto una configurazione “iper racing” che regala ai piloti un surplus di potenza da utilizzare nei momenti cruciali. La durata di questo “overboost” è quantificabile in circa 15 minuti nell’arco dell’intero week end di gara: ciò si traduce in 10/11 giri, a seconda della lunghezza del circuito, in cui le frecce d’argento possono allungare sulle altre monoposto.
Prendendo in prestito le conoscenze e i contenuti di chi ne sa piĂą di noi, analizziamo nel dettaglio come le Mercedes riescono a produrre questo incremento di potenza.
La chiave di tutto si trova in un aumento di potenza del motore termico della Power Unit, che deriva dal gruppo di sovralimentazione turbina-compressore.
E qui è necessario prima capire come funziona un turbocompressore: e lo facciamo ricorrendo alle spiegazioni esaurienti del sito analisitecnica.com: “Il turbocompressore è una sistema di sovralimentazione composto da due macchine termiche distinte, compressore e turbina, calettate sul medesimo albero e dunque solidali l’un l’altra durante il funzionamento. I gas esausti provenienti dai collettori di scarico del motore termico investono radialmente la girante della turbina, mettendola in rotazione, cedendo quindi parte dell’energia cinetica dei gas stessi e proseguendo poi il percorso disegnato dal condotto di scarico fino all’emissione in atmosfera. La messa in rotazione della turbina causa la messa in rotazione del compressore che si vede trascinato dalla prima macchina termica.”
“L’aria in ingresso al compressore viene aspirata assialmente e compressa per poi essere inviata all’intercooler di raffreddamento (si ricorda che ogni compressione provoca il riscaldamento del fluido compresso) da cui poi si otterrĂ aria comburente in pressione e “fresca” a disposizione del motore a combustione interna”.
“PiĂą è alto il regime di rotazione della turbina, dunque anche quello del compressore, e piĂą alto sarĂ il valore della pressione a cui viene compressa l’aria”.
“Per evitare problemi meccanici strutturali che possono portare alla rottura del sistema di sovralimentazione, si limita il regime di rotazione creando un by-pass ai gas di scarico; i quali, superata una soglia di pressione prestabilita e regolata attraverso la valvola Wastegate, valvola responsabile di questo processo di by-pass, non investono piĂą la girante della macchina termica ma vengono convogliati direttamente allo scarico”.
Letto quanto sopra, si potrebbe arrivare alla facile conclusione che il surplus di potenza sia stato ottenuto dai tecnici Mercedes, agendo sulla valvola Westgate, aumentandone i valori di pressione in modo da far confluire maggiormente i gas di scarico.
Ma così non è! Come rivela lo stesso sito c’è dell’altro.
“Ricordiamo allora che sul gruppo di sovralimentazione è presente il sistema elettrico MGU-H: i componenti MGU possono lavorare sia da generatori, recuperando energia elettrica dai sistemi meccanici, “fase di rigenerazione”, che da motori, assorbendo energia elettrica e fornendo potenza ai sistemi meccanici, “fase di assorbimento”. Assumiamo che il regime di rotazione massimo del motore termico resti invariato tra la configurazione overboost e la configurazione standard, e supponiamo che la gestione del numero di giri del gruppo di sovralimentazione turbina-compressore venga reso indipendente (parzialmente) dalla portata di gas di scarico e che venga invece gestito dal componente elettrico MGU-H.
In fase di assorbimento elettrico, quindi con l’MGU-H funzionante da motore, la rotazione del gruppo TC può essere gestita per generare pressioni dell’aria comburente superiori al funzionamento standard a pari regime di rotazione del motore termico (dunque con portate di gas di scarico che da sole non consentirebbero di raggiungere il regime di rotazione del TC ottenibile in questa configurazione) .
Il tutto si traduce in un incremento di potenza erogata dal motore a combustione interna a pari numero di giri, ottenendo una curva di erogazione spostata su un livello di potenza superiore a quella standard”.
Questo incremento di potenza regala alle monoposto 25-30 CV in più, utilizzabili dai piloti a loro piacimento, per ottenere il giro veloce in qualifica o per tenere lontane le altre monoposto, in gara. Ovviamente, determinando un maggior sforzo del motore termico, rispetto al regime di rotazione normale, l’overboost può essere utilizzato solo per breve tempo, per evitare problemi di affidabilità .
Inoltre esiste anche un problema legato alle batterie delle monoposto: sempre dal sito F1analistecnica.com capiamo qual’è. “L’energia elettrica recuperabile dal sistema MGU-H è illimitata, ma al tempo stesso l’energia immagazzinata nelle batterie non può superare i 4 MJ/giro di differenza tra carica minima e massima della sistema di stoccaggio. Ne risulta che esiste un problema legato al limite di accumulo di energia elettrica, che deve quindi esser gestita con la miglior strategia possibile. Scaricare le batterie, durante la gara, a favore dell’MGU-H vorrebbe dire togliere potenza utile al motore MGU-K. Ciò risulterebbe sicuramente sconveniente dato che l’energia elettrica assorbita dal MGU-H serve per mettere in rotazione un componente del motore termico con beneficio di spinta di 20-25 CV, mentre l’energia assorbita dall’MGU-K viene convertita direttamente in potenza utile di spinta.
Diverso è il discorso qualifica, dove è possibile partire dai box con batterie cariche e rientrare con batterie scariche. In questo caso l’utilizzo della strategia sopra esposta diventa piĂą semplice e piĂą efficace”.
Sembra che il bottone magico sia un monopolio delle frecce d’argento. Sicuramente non ce l’ha la Ferrari che però ha annunciato un potenziamento notevole della power unit a partire dal Gran Premio del Canada: che non si tratti proprio di questo?
Sicuramente non ce l’hanno le altre monoposto non motorizzate Mercedes, Red Bull in testa, che spingono i propri motoristi a inventarsi qualcosa di simile.
Per quanto riguarda invece le altre vetture motorizzate Mercedes, che ricordiamo sono Williams, Lotus e Force India, sembra che non siano dotate di questo overboost, viste le prestazioni di questi primi quattro Gran Premi. Eric Boullier, Racing Director della McLaren ha però affermato il contrario: “Ce l’hanno anche le altre squadre motorizzate Mercedes, ma nel loro caso la potenza extra è minore”. Che sia quindi questa la tanto chiacchierata differenza fra i motori clienti e quelli dei factory team di cui si preoccupava qualche settimana fa Felipe Massa quando parlava della power unit fornita alla Williams?
Concludiamo con un ipotesi suggestiva: chissĂ se la Mercedes, vista la rinata competitivitĂ della Ferrari, non fornirĂ il bottone magico, esattamente uguale, anche alla Williams, in modo che riesca a recuperare il gap con le rosse e a tenerle a debita distanza da Hamilton e Rosberg.