Por dentro da F-1 e o incrível sistema de freios da F-1

A Fórmula 1 se prepara para ganhar mais alguns quilos por conta de um dispositivo de segurança com o halo. Fala-se em algo em torno de 5kg quando a última versão da proteção for aprovada, mas trata-se de mais um item que aumenta o peso dos carros, tendência que se acelerou a partir de 2009. Antes disso, como expliquei neste post, o peso mínimo dos carros ficou em 600kg. Na próxima temporada, deve ficar acima dos 730kg.

Ao mesmo tempo em que a velocidade dos carros atuais, que em muitas pistas pode ser comparada aos carros mais rápidos da história, a geração V10 de 2004, impressiona também pelos carros serem tão mais pesados, um componente importantíssimo para as corridas também teve de ser levado ao extremo em termos de desenvolvimento. Tanto, que se tornou um elemento que inibe mais disputas por posição.

É o sistema de freio, que foi ficando mais eficiente com o passar dos anos e os aumentos de peso, e foi limitando um ponto em que os pilotos podiam fazer muita diferença no passado. É claro que um piloto pode frear mais dentro da curva do que outro, desenvolver melhores técnicas de frenagem com mudança de direção, por exemplo, mas a qualidade do equipamento acaba deixando homens e meninos mais próximos.

Mas o quão impressionante é um freio de F-1?

Quatro segundos é o tempo que um F-1 precisa para ir de 300km/h para zero. De 200km/h para zero, 2s9. E de 100km/h para zero, apenas 17 metros. Para isso, haja calor. Emprestando alguns conceitos da física, sabe-se que a energia não pode simplesmente ser retirada, e para frear um carro recheado de energia cinética (energia do movimento) é preciso transformar isso em outra forma energética. No caso dos freios, calor, resultado da fricção entre a roda e o disco de freio. Portanto, para aguentar temperaturas que podem chegar a 1200ºC no final de uma freada forte, afetando o mínimo possível o peso do sistema de freios, são usados discos de fibra de carbono na F-1.

É tanta energia que, desde 2009, isso vem sendo usado por meio de baterias – primeiro chamadas Kers, hoje ERS-K para impulsionar o motor, algo que deve ser mantido mesmo com a nova regulamentação de motores de 2021.

Tanto calor também gera a necessidade de ter sistemas de refrigeração eficientes, mas ao mesmo tempo, que não comprometam o fluxo de ar e atrapalhem a aerodinâmica. Por isso, esta é uma área de constante desenvolvimento nos carros, e as entradas de ar dos freios vão mudando em função da pista. Tudo influi, desde a temperatura em si até o fato dos muros estarem ou não mais próximos, pois isso interfere na dissipação do calor.

Seu tamanho máximo – 28mm de grossura e 278mm de diâmetro – é determinado pelo regulamento, mas as equipes usam discos de tamanhos diferentes dependendo da pista, uma vez que cada grama a mais conta. Outra determinação das regras é que os freios dianteiro e traseiro funcionem de maneira independente – e daí toda a controvérsia em cima do sistema FRIC (que assumiu várias outras identidades ao longo dos anos) usado pela Mercedes desde 2014.

Mesmo sendo bastante restrito em termos de regulamento, o freio acaba sendo uma parte cara do carro, e um disco demora até cinco meses para ser produzido, o que ajuda a explica por que os problemas da Haas demoraram tanto tempo para serem amenizados. O time usou todas as marcas possíveis – Brembo, Hitco e Carbon Industries – e hoje conta com freios diferentes para os dois pilotos, algo que não é totalmente incomum, pois é normal um piloto preferir a resposta de um determinado tipo de equipamento.

 

Os freios e os pilotos

Ah, sim, os pilotos. Os freios de fibra de carbono têm um ponto negativo – e cabe aos pilotos lidarem com isso: eles só são eficientes quando entram em sua janela de funcionamento em termos de temperatura, e por isso aquecer os freios e deixá-los a pelo menos 650ºC é parte tão importante especialmente em largadas e relargadas.

Outro trabalho do piloto é ajustar o equilíbrio de freio, algo em que Michael Schumacher se tornou mestre, muitas vezes fazendo esse ajuste antes de cada curva em voltas de classificação. Nas mãos do piloto, fica um equilíbrio que vai geralmente de 51% e 60%, e isso é usado tanto para equilibrar o carro, quanto para preservar os pneus traseiros. Mesmo com o exemplo de Schumacher, até hoje há pilotos que preferem não mexer tanto nessa configuração: Hamilton e Rosberg, por exemplo, sempre tiveram volantes diferentes, com o botão de equilíbrio de freio sempre muito mais fácil de ser acessado no caso do inglês, conhecido por explorar bem as freadas.

Não é a toa, inclusive, que um conhecido especialista em frenagens seja quem mais reclame do aumento dos pesos dos carros. Hamilton sabe que não conseguiria uma manobra puramente de confiança de freada, como em Kimi Raikkonen em Monza em 2007, com um carro de 600kg. Hoje os freios se tornaram tão eficientes para parar um carro de quase 730kg que, por mais que deixasse para pressionar o pedal pra lá do Deus nos acuda, é bem possível que o rival conseguisse fazer o mesmo. É mais um exemplo de como a tecnologia atual e os avanços de engenharia da F-1 são incríveis ao mesmo tempo em que tiram um pouco da graça da competição.

18 comentários sobre “Por dentro da F-1 e o incrível sistema de freios da F-1

  1. Oi Julianne, ótima matéria. Lembro do Grosjean, na época da estréia na Renault, ter problemas com os pneus por frear muito forte, travando roda algumas vezes. Ele ainda mantém essa característica de pilotagem? O Magnussen tem uma frenagem mais suave? Você tem alguma informação do comportamento dos freios desses fornecedores?

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    1. Os dois têm problemas com os freios da Haas, mesmo eles tendo mudado de fornecedores e utilizado maneiras diferentes de arrefecimento. Mas o Grosjean costuma usar isso como desculpa para seus erros, até porque os problemas hoje são muito menores do que ano passado, quando de fato o carro estava perigoso.

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  2. O freio é o ponto mais difícil de adaptar a categoria, pilotos da Indy ou WEC que estão acostumados a passar dos 300 mas não a frear tres vezes mais tarde.

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  3. Ler coisas desse tipo me faz lembrar como esse esporte (e essa categoria em específico) é complexo. Me lembrou das questões de freios que assobraram Barrichello em 2009 e impediram que víssemos um campeonato mais parelho entre ele e o Button.

    Ju, um questão colateral: as vezes, nas freadas, conseguimos ver pela tv uma névoa preta saindo das rodas dos carros. O que significa exatamente isso quando acontece?

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    1. Vi recentemente uma comparação entre Barriquello e Schumacher, enquanto ele freava e acelerava de forma brusca o alemão trabalhava com os dois pedais so mesmo tempo, o resuntado era uma velocidade de curva superior ao brasileiro.

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    2. Acredito que posso te responder, Fabio.
      Os freio são feitos de fibra de carbono, portanto sua estrutura se assemelha a de um tecido (fios sobrepostos). Aquela “fumaça preta” na verdade é a liga de carbono em forma de pó ao esgarçar com o atrito entre disco e pastilha. significa que parte do elemento de freio foi desgastado e poderá apresentar menor eficiência. Em alguns circuitos (Canadá P.E.) isso é bem comum dada as fortes frenagens.
      Abraço

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  4. Julianne,

    Como funciona o ERS-H? Recupera energia calorífica, mas qual o mecanismo? Não consegui encontrar nenhum post esclarecendo isso… :~(

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    1. Muguello,
      O ERS-H, usa os gases de exaustão que seriam liberados da queima pra acionar uma turbina, tal qual numa hidrelétrica, em menor proporção claro. Este acionamento se dá porque vapor aliado a compressão contem alta capacidade calorífica, tanto que a tecnologia hibrida das unidades de potência V6 consegue equiparar os resultados dos motores V10 de alguns anos atrás.
      Mais detalhes técnicos, sugiro que pesquise Exhaust heat recovery system.

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      1. Obrigado!

        Pelo que vi, o eixo do turbo também é usado para gerar energia elétrica, igualmente a uma turbina de hidrelétrica como você mencionou. Só não entendo por que é chamado -H (heat) se o calor não tem função alguma!

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      2. https://www.quora.com/How-do-MGU-H-and-MGU-K-work-exactly-in-a-Formula-1-car

        “MGU-H(Motor Generator Unit-Heat) -MGU-H is the unit that is connected to the turbocharger. In an F1 car, the MGU-H works like the MGU-K, meaning that it works both ways. It can recover energy from the turbo, store it, and then use it to spin the compressor. If you look at a turbocharger, you’ll find a turbine at one end, and a compressor at the other. The exhaust gases are used to spin the turbine, which spins the compressor. The MGU-H is located in between the two. So when the hot gases spin the turbine, it also produces electricity that is stored in the battery. And when the car accelerates, the electricity is used to spin the compressor, providing immediate power. There’s no turbo lag. Power application is immediate”

        Evitar o turbo-lag parece ser a maior função do MGU-H

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  5. Maravilha de texto Julianne!
    Duas perguntas:
    Além de Hamilton, quais outros pilotos são considerados “mestres da frenagem” pelo Paddock?
    Depois de passar colocar tanta culpa nos freios, como anda a imagem do Grosjean pelo Paddock?
    Grande beijo pra ti e abraços pros meninos e beijos pras meninas!

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