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World Endurance Championship

WEC 2014: Apresentando a nova categoria LMP1

por Pedro Correia, 26 de Março de 2014 10 Comentários

© FIA WEC

© FIA WEC

Este ano marca a introdução de um novo regulamento técnico na categoria principal do Campeonato do Mundo de Resistência (WEC) e nas 24 horas de Le Mans.

Este novo regulamento chega depois de anos a tentar equilibrar as performances de motores utilizando diferentes combustíveis, aspiração natural ou turbo comprimida e ultimamente o recurso a sistemas de recuperação de energia pelas poderosas equipas apoiadas pelos construtores, baseando-se numa fórmula de capacidade máxima dos motores complementada por restrictores aplicados à admissão de ar ao motor, que nunca foram consensuais, pois sempre houve proclamações de benefícios de que os parâmetros de equilíbrio beneficiavam determinadas opções técnicas ou combustível. Mais consensual foi o facto de que os carros híbridos que começaram a ser utilizados em 2011 teriam uma vantagem significativa sobre os esforços de equipas privadas sem recursos para desenvolver esta tecnologia.

Assim, não se podendo chamar um regresso às origens, será certamente um regresso à filosofia que esteve na génese do Grupo C, introduzido em 1982, que dava total liberdade tecnológica aos construtores de motores, sendo a única limitação o consumo máximo de 50 litros por cada 100 km percorridos em prova. De modo semelhante, os LMP1 em 2014 estarão limitados no combustível a utilizar, mas, ao contrário dos seus antepassados dos anos 80, em que só se controlava o número total de reabastecimentos feitos durante a corrida, resultando em corridas onde era possível assistirmos a concorrentes dominarem as horas iniciais para depois serem obrigados a a reduzir drasticamente o ritmo de modo a conseguirem completar a corrida com o combustível que lhes restava. Com recurso às mais recentes tecnologias, o controlo agora será mais apertado, estando fixado o máximo combustível a utilizar por volta e também o fluxo máximo instantâneo do mesmo a qualquer momento da competição.

Mas como serão afinal os novos LMP1?

Em primeiro lugar, há a destacar que os responsáveis pelo regulamento criaram logo à partida uma sub-divisão na categoria, destinada às equipas privadas, onde os motores estão limitados aos 5.5 litros de capacidade e são banidos sistemas de recuperação de energia, beneficiando de menor peso mínimo e ligeiramente superior alocação de combustível, tratando-se de uma ideia que não é totalmente nova, pois há situações com algum paralelismo no desporto motorizado, como a classe Open no MotoGP. No entanto, para evitar que algum construtor tentasse beneficiar destas benesses, estes não são permitidos nesta sub-classe, uma atitude preventiva do regulador cujos mais recentes eventos envolvendo as Ducati no MotoGP parecem comprovar a validade.

Assim, teremos os LMP1-H, destinados aos construtores (mas não vedados aos privados) com motrização híbrida e os LMP1-L(ight), destinados aos privados, limitados a motorizações convencionais, gasolina ou gasóleo, como único meio de locomoção.

Peso mínimo

  • LMP1-H: 870 kg sem piloto nem combustível (2013: 915kg)
  • LMP1-L: 850 kg sem piloto nem combustível (2013: 900 kg)

Dimensões

  • Comprimento: até 4,65m (igual a 2013)
  • Largura: de 1,80m até 1,90m (o máximo era 2,00m em 2013)
  • Da extremidade frontal até ao eixo dianteiro: 1,00m (igual a 2013)
  • Da extremidade traseira até ao eixo traseiro: 0,75m (igual a 2013)
  • Altura máxima acima do plano de referência (o fundo do carro com excepção do patim central obrigatório) : 1,05m (mais 0,02m que até agora, de modo a que o piloto possa pilotar mais elevado, melhorando o ângulo de visão)

Aerodinâmica

Dispositivos semelhantes aos que ficaram celebrizados como "F-Duct" ou o "Blown Diffuser" estão proibidos assim como direccionar os escapes para a zona do difusor traseiro. Assim, as saídas de escape terão obrigatoriamente de ser perfeita e facilmente visíveis de cima ou de lado do carro.

Passa a ser permitido um elemento "asa" dianteiro de incidência regulável, o que não era permitido até agora, em que apenas era permitido o splitter frontal fixo e de espessuras, superfícies paralelas em faces opostas e raios de concordância das arestas fixados pelo regulamento. Este elemento terá que estar situado entre a extremidade dianteira do carro e o eixo dianteiro.

A asa traseira voltará a ter a largura máxima da carroçaria, ao contrário dos últimos anos em que estava limitada a 1,60m, menos 0,40m que a largura total do carro.

Os carros continuarão a ostentar a já familiar barbatana de tubarão (shark fin) e as aberturas nos guarda lamas (big honking holes). No entanto, o regulamento introduz alterações às aberturas nos guarda lamas, que além de modificarem as suas dimensões, que erão agora mais compridas e estreitas, prevêm a possibilidade, em alternativa, de as mesmas se situarem na zona interior dos guarda lamas - uma solução vista no passado no Toyota TS020 (GT-One), na altura por motivos diferentes, uma vez que não eram obrigatórias quaisquer aberturas. Os construtores podem optar por alternativas diferentes para ambos os eixos, não podem no entanto usar alternativas diferentes nos dois lados do mesmo eixo. Consta que as aberturas no interior dos guarda lamas são mais prejudiciais à aerodinâmica geral do carro do que as aberturas no topo dos mesmos, pelo que não constitui surpresa que o Audi R18 mantenha as aberturas no topo dos guarda lamas. No entanto, a Porsche (e ao que parece a Toyota, pelo muito pouco que é possível ver do teaser divulgado pela equipa) optou(aram) pelas aberturas no interior dos guarda lamas, mas apenas no eixo traseiro, mantendo-se as convencionais aberturas nos topos dos guarda lamas no eixo dianteiro.

O difusor traseiro também está fortemente regulado, tendo a sua "rampa" obrigatoriamente composta por uma superfície inclinada plana e rígida, com a altura máxima de 20cm acima do plano de referência no seu ponto mais alto, com os elementos de ligação ao restante fundo do carro a terem que ser verticais e apenas podendo ter dois elementos verticais no interior do difusor, que terão que ser rectos, paralelos entre si e estar colocados simetricamente. O difusor não pode ultrapassar os limites da carroçaria, visto de cima, não sendo para o caso a asa traseira considerada carroçaria, existindo um volume máximo para o difusor também estabelecido.

Jantes e Pneus

  • Dimensão máxima das jantes: 18" x 13" (diâmetro x largura, em 2013 apenas era fixado o diâmetro, também 18")
  • Dimensão máxima dos conjuntos jante + pneu: 28" x 14" (em 2013 era 28,5" x 16")
  • Peso mínimo das jantes: 7,5 kg (era 8 kg em 2013)

Além da redução no diâmetro, a redução da largura dos pneus em 2 polegadas é bastante significativa, reduzindo, em conjunto com a menor largura total dos carros, a velocidade em curva, mas beneficiando em termos de diminuição do arrasto aerodinâmico. Também, pela primeira vez, os carros terão que ter sistemas de retenção das rodas que as mantenham ligadas ao chassis através de cabos em caso de acidente.

Suspensões

Suspensões activas ou sistemas que permitam regular afinações de molas, amortecedores e barras estabilizadoras ou regular a altura ao solo do interior do cockpit estão banidos.

Direcção

A ligação entre o volante e as rodas tem que ser totalmente mecânica, não sendo permitidos sistemas drive-by-wire. Podem ser utilizados sistemas de direcção assistida. Estão interditos sistema de quatro rodas direccionais.

Caixa de velocidades e transmissão

São admitidas caixas até sete velocidades, quanto até agora apenas eram permitidas até seis relações e os componentes interiores da caixa de velocidade terão que ser obrigatoriamente de aço. Em momento algum poderá estar mais que uma relação engrenada, o que impede o recurso a sistemas de dupla embraiagem, e as operações em que se decompõe o processo de passagem de caixa deverão ocorrer sempre sequencialmente e nunca em simultâneo, pelo que não será possível o funcionamento seamless tal como ocorre nas caixas de velocidades da Formula 1.

As operações de passagem de caixa deverão ocorrer imediatamente ao comando do piloto, não podendo existir sistemas que retardem a passagem de caixa até ao regime de motor ideal para esta ocorrer, salvaguardando-se apenas um sistema que impeça uma passagem de caixa de ocorrer para evitar danos no motor (p.e.,  uma redução falhada que implique um excesso grave do regime máximo do motor), sendo neste caso a passagem de caixa anulada e nunca atrasada, precisamente para evitar sistemas que escolham o momento ideal de executar as passagens de caixa. Não são permitidas caixas de variação contínua.

No que toca às transmissões, são interditos sistemas que transfiram activamente binário de uma roda com menor velocidade de rotação para outra com maior velocidade de rotação. Qualquer sistema de transferência de binário entre rodas traseiras e dianteiras terá que ser passivo. Apenas são autorizados diferenciais mecânicos.

Travagem

Sistemas que impeçam o bloqueio das rodas durante a travagem, vulgo ABS, estão interditos. Os sistemas de travagem terão que ser convencionais, apenas podendo ser introduzido um dispositivo que permita a regulação da repartição de travagem pelo piloto, não podendo também ser utilizados sistemas brake-by-wire.

No caso de carros que tenham sistemas de recuperação de energia das travagens, poderão existir sistemas auxiliares para os gerir. Estes sistemas, no entanto, não podem servir como auxiliares de condução - por exemplo para evitar a blocagem de rodas ou conferir maior força de travagem às rodas do lado interior da curva - para melhorar a performance em curva do carro. Para policiar estas restrições, a força aplicada pelo piloto no pedal do travão e a pressão exercida pelos sistemas de travagem em cada uma das rodas serão registadas e analisadas pela FIA.

Unidades MOtrizes

Nas unidades motrizes é feita a distinção entre os LMP1-H e os LMP1-L.

Em qualquer dos casos, o motor principal terá que ser de pistões recíprocos, o que excluí logo a possibilidade de utilização de um motor Wankel, alimentado a gasolina ou gasóleo. Excluindo esta limitação, os motores são livres em arquitectura e recurso à sobrealimentação. A capacidade do motor é livre nos LMP1-H mas está limitada a 5500 c.c. nos LMP1-L.

A taxa de sobrealimentação estará limitada a 4.0 bar, o número máximo de válvulas por cilindro será de quatro, não sendo permitido o recurso a válvulas de comando electromagnético nem sistemas que variem a geometria ou tempo de abertura de válvulas. Sistemas de escape variáveis, assim os designa o regulamento, também são proibidos, no entanto é salvaguardada a excepção para os turbos de geometria variável, que são permitidos.

Cada carro LMP1-H poderá ter até dois sistemas de recuperação de energia. O total de energia regenerada total que se utilize por volta determinará qual o fluxo máximo de combustível instantâneo e por volta a que o carro estará sujeito, de modo a equilibrar as performances das diferentes opções tecnológicas. Os valores regulamentados dizem respeito ao circuito de La Sarthe, sendo ajustados para os restantes circuitos em função do seu perímetro.

LMP1-L LMP1-H
Energia ERS (MJ/volta) 0 < 2 < 4 < 6 < 8
Energia máxima por volta (MJ/volta) Gasolina 150.8 146.3 141.7 137.2 134.9
Gasóleo 142.1 140.2 135.9 131.6 127.1
Caudal máximo instantâneo (kg/h) Gasolina 95.6 93 90.5 87.9 87.3
Gasóleo 83.4 83.3 81 78.3 76.2

O que logo salta à vista é que os motores a gasolina aparentemente terão maior energia disponível por volta para o seu motor convencional. Não será bem assim, porque os motores que funcionam segundo o ciclo Diesel, de combustão interna de gasóleo, têm uma eficiência superior aos motores que funcionam segundo o ciclo de Otto, os motores de explosão de gasolina. A energia a que o regulamento se refere é à da quantidade de energia contida no combustível que será utilizado. No entanto, dado estar a eficiência dos motores muito longe dos 100% e ser diferente para os dois casos, apenas parte da energia autorizada será efectivamente aproveitada.

Como base para a equivalência de tecnologias (Equivalence of Technology, EoT) foi determinada uma equivalência de 40% para os motores a gasolina e 42,5% para os motores Diesel. Estes valores poderão ser alterados até Le Mans, uma vez que a FIA está a recolher dados de Audi, Toyota e Porsche para determinar até àquela prova os valores mais equilibrados, caso se justifique. Os valores fixados na próxima edição das 24 horas de Le Mans ficarão então congelados até à edição 2015 da prova, quando poderão receber novo ajuste com base nos dados recolhidos no ano de competição que mediará as duas corridas.

No que respeita a depósitos de combustível, inicialmente está previsto que os carros movidos a gasolina disponham de 66,9 litros e os carros movidos a gasóleo 54,8 litros, independentemente de serem LMP1-H, LMP1-L ou a quantidade de energia dos seus ERS.

Tudo isto junto, temos limites em grandezas diferentes, energia por volta em MJ, caudal instantâneo em kg/h e capacidade dos depósitos em litros! Isto porque o regulamento, para uma volta, precisa de estabelecer uma relação com o uso de sistemas híbridos, pelo que quantifica em quantidade de energia. O fluxo de combustível é apresentado em kg, pois a densidade de qualquer dos combustíveis é bastante sensível à temperatura, com a densidade a ser tanto maior quanto menor for a temperatura, no entanto a quantidade de combustível ao nível molecular é a mesma para qualquer volume, desde que o peso seja constante. Em relação aos depósitos, a sua capacidade é determinada em litros pois é a única maneira de efectivamente se poder policiar a sua capacidade nas verificações técnicas antes ou pós corrida.

Para melhor se perceber o que significa a quantidade de energia por volta, o melhor é considerar os parâmetros que a FIA considerou. Assim foi estabelecido que 1 quilograma de gasolina tem uma energia total de 39,55 MJ e 1 quilograma de gasóleo tem 42,31 MJ de energia. Em termos de densidade dos combustíveis, foi considerado que 1 litro de gasolina teria uma massa de 0,756 quilogramas e um litro de gasóleo uma massa de 0,821 kg. Com estes valores é permitido obter de forma aproximada qual o combustível máximo por volta que estará disponível.

LMP1-L LMP1-H
Energia ERS (MJ/volta) 0 < 2 < 4 <6 <8
Energia máxima por volta (MJ/volta) Gasolina 150.8 146.3 141.7 137.2 134.9
Gasóleo 142.1 140.2 135.9 131.6 127.1
Energia por volta em kg (39.55 MJ/kg) Gasolina 3.81 3.70 3.58 3.47 3.41
Energia por volta em kg (42.31 MJ/kg) Gasóleo 3.36 3.31 3.21 3.11 3.00
Energia por volta em litros (0.756 kg/l) Gasolina 5.04 4.89 4.74 4.59 4.51
Energia por volta em litros (0.832 kg/l) Gasóleo 4.04 3.98 3.86 3.74 3.61

Isto permite ter uma ideia mais precisa de como se definirão as tácticas de corrida, pois o número de voltas por stint não deverá variar muito, sabendo-se à partida quantos litros de combustível gastarão por volta, não esquecendo porém que a temperatura do mesmo altera a sua densidade e introduzirá alguma variabilidade em relação aos cálculos com estes valores muito básicos.

LMP1-L LMP1-H
Energia ERS (MJ/volta) 0 < 2 < 4 < 6 < 8
Energia por volta em litros (0.756 kg/l) Gasolina 5.04 4.89 4.74 4.59 4.51
Voltas por stint (depósito de 66.9l) 13.26 13.67 14.12 14.58 14.83
Energia por volta em litros (0.832 kg/l) Gasóleo 4.04 3.98 3.86 3.74 3.61
Voltas por stint (depósito de 54.8l) 13.58 13.76 14.19 14.66 15.18

Os valores obtidos parecem indicar alguma vantagem para os motores Diesel, principalmente no caso de utilizarem os ERS até 8 MJ, uma vez que não terão dificuldade em rodar 15 voltas por stint, ao contrário dos rivais que terão que fazer alguma economia além da regulamentar para cumprir as mesmas 15 voltas. Isto vem a somar com as preocupações já expressas pela Toyota de que o nível de eficiência dos motores estabelecido e já referido (40% para gasolina e 42,5% para gasóleo) também parecem favorecer os Diesel, pois os 42,5% de eficiência não são uma fasquia particularmente alta, havendo já no mercado alguns motores de estrada a registarem esses valores, ao contrário dos motores de explosão, em que a eficiência de 40% é uma bitola algo elevada, sabendo-se que um motor tradicional rondará uma eficiência de 36% a 38%. O que indicará que os motores da Audi poderão apresentar uma eficiência superior ao parametrizado e Porsche e Toyota sofrerão para tentar chegar aos 40% em que se basearam os cálculos.

Outro ponto a merecer análise são as reduções progressivas na energia disponível, conforme se aumenta o recurso à energia recuperada pelos ERS. Porque, analisando as reduções a cada sub-divisão, verifica-se que há algumas variações não coerentes com a média.

LMP1-L LMP1-H
Energia ERS (MJ/volta) 0 < 2 < 4 < 6 < 8
Energia máxima por volta (MJ/volta) Gasolina 150.8 146.3 141.7 137.2 134.9
Redução para a divisão anterior (MJ/volta) 4.5 4.6 4.5 2.3
Energia máxima por volta (MJ/volta) Gasóleo 142.1 140.2 135.9 131.6 127.1
Redução para a divisão anterior (MJ/volta) 1.9 4.3 4.3 4.5
LMP1-L LMP1-H
Energia ERS (MJ/volta) 0 < 2 < 4 <6 <8
Caudal máximo instantâneo (kg/h) Gasolina 95.6 93 90.5 87.9 87.3
Diferença para a divisão anterior (kg/h) 2.6 2.5 2.6 0.6
Caudal máximo instantâneo (kg/h) Gasóleo 83.4 83.3 81 78.3 76.2
Diferença para a divisão anterior (kg/h) 0.1 2.3 2.7 2.1

De facto, nos protótipos com motor a gasolina, a redução da energia disponível entre quem tenha sistemas que recuperem 6 MJ e quem recupere 8 MJ é cerca de metade das iterações anteriores e nos motores a gasóleo a diferença entre os LMP1-L e os protótipos que recuperem até 2 MJ de energia também se verifica o mesmo cenário. Se observarmos os caudais instantâneos máximos, a diferença nestes dois casos é ainda mais gritante. Assim se percebe que tanto Toyota como Porsche tenham optado pelo máximo de 8MJ e a Audi se tenha ficado por um valor mais comedido, de 2 MJ, o que significará não necessitar de grande desenvolvimento do sistema existente ao nível do armazenamento de energia, enquadrando-se também de forma bastante favorável em termos de redução de combustível e, especialmente, de fluxo, onde o salto para os 4 MJ implicaria um corte bem mais significativo na performance do motor Diesel.

Em relação aos sistemas de recuperação de energia (ERS), cada carro poderá ter dois sistemas distintos e que poderão funcionar de forma independente ou complementar. Isto significa que poderão existir dois sistemas para recuperar energia e dois sistemas para a reintroduzir no carro, que não serão necessariamente os mesmos.

A energia, para efeitos de homologação dos modelos e determinação do enquadramento regulamentar, será limitada na energia libertada pelas unidades geradoras de motricidade (MGU) através de um medidor de binário que registará os dados para controlo pela FIA.

Qualquer MGU destinada a transferir energia aos eixos do carro apenas o poderá fazer através de um diferencial mecânico ou, caso o construtor o entenda, directamente ao eixo sem recurso a um diferencial. Interdita está a possibilidade da MGU fornecer energia directamente às rodas, o que impede por exemplo um sistema como o que dispunha a Audi em que havia um motor independente para cada uma das rodas dianteiras, o que abria outras possibilidades a explorar, com a transmissão desigual de energia a permitir influir activamente na direcionabilidade dos carros.

Os sistemas de armazenamento de energia (ES, energy store) terão que estar instalados no interior da célula de sobrevivência, com todas as partes isoladas electricamente com duplos sistemas de isolamento. Os ES não podem ser carregados no pit lane mas poderão ser carregados quando os protótipos estiverem parados nas boxes, apoiados nos pneus e sem ninguém a tocar nos mesmos, à excepção do piloto instalado no posto de pilotagem.

Não há limitação ao princípio de funcionamento dos sistemas de recuperação, armazenamento e reintrodução de energia, desde que a FIA entenda que não é colocada em causa a segurança de pilotos, mecânicos, comissários e público.

O respeito pelos limites relativos à energia e combustível a utilizar serão controlados pela FIA com recurso a medidores de binário nos motores dos sistemas híbridos e medidores de fluxo de combustível instalados entre o depósito de combustível e o motor. Estes sensores serão idênticos aos que a Formula 1 também utiliza e serão instalados imediatamente atrás do cockpit, no lado oposto ao do bocal de reabastecimento, sendo visível imediatamente após a porta uma entrada de ventilação obrigatória para o compartimento onde estes estarão instalados (os protótipos poderão ter três ou dois dispositivos, conforme exista ou não um circuito de retorno após a bomba injectora). Existirá também no mesmo local uma tampa facilmente amovível que assegurará acesso directo aos dispositivos para eventual substituição a qualquer momento dos treinos e corrida, caso haja dúvidas da direcção de prova do seu seu correcto funcionamento.

De notar também que os valores apresentados para a energia e caudal máximos disponíveis para as diferentes tecnologias poderão sofrer um reajuste após o Prólogo do WEC a realizar já no próximo fim de semana em Paul Ricard, depois de analisados os dados dos ensaios realizados pelos construtores até ao momento e também os dados recolhidos no primeiro confronto directo dos três em pista, precisamente nessa sessão.