La Simulación de tiempo de vuelta, ¿Cuales son los parametros que influyen en el desempeño del Carro?

Mientras el carro está en el taller, esta semana estuvimos dedicados a moler números, para esto es que estamos estudiando, ¿no? Espero no estar demasiado pesado con esto, pero es sumamente útil a la hora de preparar un carro de carreras. Es fundamental saber que este análisis aplica solo para un Corsa, y que en otros carros tendrá otras condiciones y conclusiones diferentes. 

Para definir cuál es la mejor estrategia para hacer más rápido nuestro Corsa, hemos utilizado la simulación cuasi-estática de tiempo de vuelta. Es un programa que se llama Bosch-Lapsim y que hasta 2009 tuvo una versión gratuita bastante útil, que guardamos como un tesoro.

En este programa pudimos crear un modelo del autódromo de Tocancipá y pudimos evaluar cuales factores eran los que mejor afectaban el tiempo de vuelta de nuestro Corsa. Aquí es importante que hagamos una súper aclaración, los tiempos de vuelta que predecimos no son exactamente reales, el modelo que sacamos de Tocancipá lo sacamos de un autódromo que se puede descargar en www.rfactorcentral.com y que después exportamos a Lapsim usando el plugin de motec para rfactor. Es una aproximación decente que nos va a dar tendencias. Pero esta herramienta se va a volver aún más útil cuando tengamos información del circuito medida con la adquisición de datos de nuestro Corsa en la pista con las llantas Michelin que exige el CNA.

Con este modelo podemos hacer variaciones que nos permiten enfocar nuestros esfuerzos y prioridades en la puesta a punto del vehículo.

Por ejemplo, queríamos saber cuánto tiempo de vuelta aporta cada caballo de potencia en el motor. Por esta razón hicimos un barrido manteniendo todos los parámetros iguales y pudimos evaluar cuanto la potencia del motor mejora el tiempo de vuelta.

Evaluando esta gráfica encontramos una mejoría de alrededor de: 0.12s/hp osea que cada caballo que mejoremos el motor logramos .12s de mejoría en el tiempo de vuelta.

También evaluamos los efectos de la aerodinámica, mirando cuanta penalidad nos supone el arrastre y cuanta ventaja nos trae la sustentación negativa o downforce. Esto será un buen insumo para evaluar las diferentes opciones de alerones, splitters, difusores, tomas de aire etc. en la aerodinámica del carro y el tiempo de vuelta. En esta página encuentran una descripción muy interesante de los términos y coeficientes que estamos mencionando aca. 


El carro Stock tiene un coeficiente de arrastre de 0.36 y un coeficiente de downforce de -0.13 aproximadamente, esto quiere decir que el carro efectivamente se tiende a levantar cuando la velocidad aumenta. Esto es bastante normal en los vehículos de este tipo. Evaluamos que pasaba si aumentábamos el coeficiente de Downforce Cl, y si aumentábamos el coeficiente de drag Cd. Esto fue lo que encontramos.

En el coeficiente de downforce encontramos una pendiente de -4.2, esto quiere decir que si incrementamos el coeficiente de downforce en 0.1 vamos a bajar el tiempo de vuela en .42s Obviamente esto es más fácil dicho que hecho y es bastante complejo de lograr, sobretodo sin incrementar el arrastre o cd. Pero podemos ver que mejorar en 0.1 este coeficiente equivale a mejorar aproximadamente 4hp en la potencia del motor.

Si analizamos el arrastre, encontramos que la penalidad es cara, y que se vuelve más cara entre menor potencia tenga el motor. Con un motor de 83hp (stock), tenemos una pendiente de 11.6, esto quiere decir que si incrementamos el coeficiente de arrastre en 0.1, vamos a perder 1.16 segundos de tiempo de vuelta. Esto es el equivalente de perder casi 10hp de motor. 

Cuando la potencia incrementa encontramos una pendiente de 7.6 lo que quiere decir que por cada 0.1 que incrementemos el Cd perdemos .76 s, o el equivalente de 7hp de motor.

Otro análisis que realizamos, que es muy importante es la sensibilidad al peso. Esta es importante para entender cuanto podemos ganar o perder al hacer nuestro vehículo más pesado o liviano.

Encontramos una pendiente de .015, lo que quiere decir que perdemos o ganamos .1s de tiempo de vuelta por cada 6 kg que alivianamos o hacemos más pesado el vehículo. Que quiere decir esto: que cada 8kg de peso que le aumentamos al carro, equivalen a 1hp de potencia que perdemos. Esta tabla es muy importante para tomar la decisión si usar un motor 1.4 o 1.6 ya que tanto en las carreras de Medellín como las de Bogotá este cambio de cilindrada trae un lastre. En Medellín este lastre es de 40Kg y en Bogotá, para el CNA el lastre es de 60Kg. Según este análisis, encontramos que en reglamento de Medellín se penaliza el tiempo de vuelta en 0.6s y en el de Bogotá se penaliza en 0.9s. En el caso de Medellín, si el cambio de 1.4 a 1.6 aporta más de 5hp al motor vale la pena, en el caso de Bogotá este cambio debe aportar más de 7.5hp. Según nuestra investigación la diferencia  entre el motor de 1.6L del corsa tiene 9hp más que el 1.4, por esta razón el motor 1.6 es el más indicado para competir en esta categoría.

En conclusión, vemos que la potencia es muy importante para que nuestro Corsa sea rápido en Toncancipá, pero lo que ganemos en potencia se puede perder muy fácilmente si generamos arrastre aerodinámico y si el vehículo es muy pesado. Tener agarre aerodinámico (downforce) trae ventajas muy importantes, que se pueden medir hasta en segundos, pero tenemos la restricción del drag que esta genera, si no hacemos una aerodinámica muy eficiente, lo que ganemos se puede perder muy fácilmente en drag. También vemos que pasar a motor 1.6L tiene todo el sentido del mundo y será  la dirección con nuestro Corsa.