Análisis y reflexiones sobre el cambio de marchas

Columns: Telemetry
Aunque se trata de un tema muy básico en la adquisición de datos (o quizás precisamente por eso) creemos oportuno profundizar en el mismo y publicaral respecto (Archivo Vroom, por Maurizio Voltini en colaboración con Andrea Saccucci de OIP).


Para cualquier sistema análisis de datos y cualquiera que vea los motores en términos de ingeniería, la caja de cambios es un dispositivo que permite que el motor en sí funcione en la llamada "banda de potencia", que es el área de entrega en la que el motor produce el mayor par, el mayor empuje. En definitiva, la caja de cambios permite obtener las mejores prestaciones de un motor, especialmente cuando ofrece una curva de entrega "puntiaguda" como las de competición, asegurando que el empuje del motor sea adecuado a bajas y altas velocidades.

Pero no todo es "un campo de rosas": aunque los karts de la categoría KZ están equipados con cajas de cambios secuenciales (este es el nombre de las transmisiones en las que se sube y baja una marcha a la vez, desde la más corta hasta la más larga en aceleración y viceversa al frenar), que es el más adecuado para el uso en competición, el acto de cambiar sigue siendo un ejercicio físico y mental para el piloto. Es fácil comprender que, en la sucesión continua de curvas de un circuito de karting, el uso de la caja de cambios puede volverse tan frenético, que es difícil incluso concentrarse en la conducción.

A diferencia de las cajas de cambios asistidas o electro accionadas de los coches de carreras, en el caso de los karts, también hay que prestar atención al control del gas, "aligerándolo" en el cambio de marchas en sincronía para permitir que estas se liberen y engranen; además de cambiar en el mejor momento posible. También a nivel de esfuerzo físico la cuestión no es una broma: tener que quitar una mano del volante para cambiar, mientras a lo mejor todavía se está bajo el efecto de la fuerza G en la curva, obliga a sujetar el volante solo con la mano izquierda, teniendo que soportar una carga considerable al mismo tiempo que debemos mantener en todo momento la trayectoria correcta. Todo esto que acabamos de describir, es lo que hace que los motores sin cambio, sean a fin de cuentas los mejor adaptados al karting y deja claro por qué no van mucho más lentos a una vuelta respecto a los que tienen marchas.

CÓMO ANALIZAR LOS CAMBIOS

Por supuesto, no hace falta decir que, después de unos días de entrenamiento y pruebas en una determinada pista, llegamos al punto "místico" en el que el piloto de karting coge el ritmo en la vuelta y los cambios se realizan casi "sin pensar" y por lo tanto sin representar ya una distracción durante una tanda o carrera (el cansancio sin embargo, permanece).

Pero, ¿y si vamos a otra pista, o la nuestra se modificó? En este caso la "adquisición de datos" puede venir en nuestra ayuda para entender mejor y más rápido si estamos haciendo las cosas de forma correcta, obviamente, además de la observación del tiempo por vuelta: el cronómetro es siempre el "juez final", pero no podemos tampoco olvidar, que también puede verse afectado por muchos factores, incluidos los errores de conducción. En cambio, la adquisición de datos (*) puede permitirnos analizar momentos de manera individual, sin ser influenciados por otros.

(*) Aunque en karting se suele utilizar el término "telemetría", lo que se usa en realidad es la adquisición de datos, es decir, sistemas que permiten guardar los valores en memorias para más tarde descargar la información, mientras que la telemetría los datos se envían en tiempo real por radiofrecuencia.

Entonces, a falta de otras referencias previas, ¿cómo es posible proporcionar a los ingenieros de motores, a los "coaches" y al piloto en la pista la información correcta para asegurar que a la caja de cambios se le saca todo su potencial? La mejor forma, y más fácil de comenzar, es tomar los datos registrados en la primera tanda en la pista y aislar no solo una sola vuelta, sino una sola recta (sin influencias de las curvas) lo suficiente larga como para que haya tantos cambios de marcha como sea posible. En nuestro caso (gráfico 1) hemos extrapolado de los datos registrados una parte del circuito donde se sube de tercera a sexta.

EL BANCO DE POTENCIA TAMBIÉN ES NECESARIO

El argumento sería válido para cada cambio de marcha (cada uno es diferente) pero en esta coyuntura nos centramos en pasar de 3ª a 4ª (gráfico 2) también porque nos permite hacer una aclaración: el mejor análisis se da en los cambios "limpios", y aunque este no es el caso, como lo demuestra la falta de precisión en los 444 metros de pista, lo daremos por bueno para nuestro propósito de comprender si el punto de cambio, es decir, las rpm a las que se produce el cambio de marcha, es realmente el mejor o si esto se puede optimizar. Por tanto, vemos que el cambio entre 3ª y 4ª marcha se produce a 14.260 rpm y que tras el acoplamiento de la marcha más alta, el motor tiene una "bajada" (disminución de velocidad) hasta las 12.100 rpm.

En este punto necesitamos conocer la potencia entregada por el propio motor, que cualquier preparador debe conocer: la información se obtiene con cualquier banco de pruebas dinamométricas y también se puede proporcionar en formato Excel con valores numéricos simples y los puntos de ruptura más cercanos posible (gráfico 3). Como está escrito en la introducción, el cambio de marcha ideal es aquel que permite mantener el motor en su mayor "zona de empuje": si tenemos una caída de rpm de unas 2.150 rpm como en este caso, teniendo disponible la curva de potencia del motor, visualizaremos el todo como el área que ocupa esta curva en ese rango de revoluciones dado.

Con datos numéricos, podemos obtener el mismo efecto simplemente sumando todas las potencias dentro de ese rango de rpm dado (nuevamente usando Excel). Cuanto mayor sea el resultado de esta suma (visible en la parte superior derecha) mayor será el empuje total obtenido por el motor. Por tanto, vemos que habría sido mejor cambiar a 14.200 rpm, y tal vez incluso antes: de hecho, la voluntad del piloto, si no hubiera hecho el cambio equivocado, era cambiar de marcha a unas 14.100 rpm (esto también puede ser visto en las otras ocasiones mostradas en el gráfico 1).

HAY EXCEPCIONES

Este razonamiento se puede hacer para cada marcha engranada, modificando luego en el dashboard el régimen de cambios ideal a indicar al piloto mientras conduce. El método explicado, sin embargo, puede mostrar límites, ya que si bien en nuestro ejemplo los números tenderían a mostrarnos que efectivamente adelantar el cambio de marcha es mejor, como bien sabemos, la realidad de la pista no siempre se corresponde con la teoría.

La práctica nos dice de hecho que, aunque si después de cambiar de marcha todavía estaríamos dentro de un régimen de empuje adecuado, en realidad esto no es del todo cierto, ya que en la marcha más alta el motor tiene que "esforzarse" más y por lo tanto el empuje realmente obtenido es menor que el que tendríamos si hubiéramos aguantado un poco más en la marcha anterior, antes de cambiar.

Por eso es mejor adoptar un segundo método, basado en la aceleración del kart, que abordaremos en un próximo artículo.

Created by: jomedas - 24/03/21

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