A corrida tecnológica na Fórmula Um e suas aplicações em outras áreas

O bólido larga de modo fulminante, como um foguete, expondo o piloto a uma carga de força G que lhe demanda um grande esforço físico. O piloto acelera, muda para segunda marcha e em poucos segundos vai da imobilidade a mais de 100 km/h; aumenta os giros do motor, aproveita-se do vácuo do carro à frente e faz a ultrapassagem. Depois de uma longa reta, em que a velocidade passa dos 310 km/h, aproxima-se uma curva de baixa. Já na entrada da curva o piloto aciona o pedal de freio, reduz a marcha e passa por uma desaceleração brutal, com a velocidade caindo de mais de 300 km/h para menos de 70 km/h, imprimindo uma carga extrema a músculos e órgãos internos.

O piloto e a equipe acompanham tensos o decorrer da corrida, torcendo para que o conjunto do carro tenha resistência suficiente para suportar até o fim da prova. Tudo tem de estar equilibrado e correto: motor, caixa de câmbio, pneus, combustível, lubrificantes, parte eletrônica e aerodinâmica… e claro, a habilidade do piloto para usar os recursos técnicos à sua disposição para ganhar frações de segundo.

O motor deve ter potência, resistência e elasticidade; os freios devem ser eficientes; os pneus devem parar o carro quando necessário e ser administrado o seu desgaste, escolhendo o tipo pela característica e condições de cada pista; o combustível tem de ter a octanagem certa para gerar a explosão necessária para gerar potência; as partes eletrônica e hidráulica tem de funcionar sem erros; as soluções aerodinâmicas, com os aerofólios, asas, apêndices e spoilers devem aproveitar ao máximo a força da resistência do ar e proporcionar frações de segundo importantíssimas.

Tudo isso e mais inúmeras outras coisas tem de formar um conjunto perfeito, que funcione com precisão milimétrica. Isso demanda em um grande esforço de trabalho de inúmeras pessoas envolvidas em cada setor dos componentes que integram o protótipo, em um trabalho conjunto que deve ser muito bem coordenado e gerenciado entre a equipe e seus fornecedores. E claro, exige um investimento enorme em termos monetários. A Fórmula Um não tem nada de barato.

Isso começa com ideias. A criatividade e imaginação de administradores e projetistas.

A tecnologia é peça chave para o sucesso numa corrida, ela está presente nos carros e nos boxes. A Ferrari por exemplo tem um sistema de transmissão de dados sem fio que fornece até 500 aspectos do desempenho do carro. Tecnologia pura. É evidente que estas tecnologias são aproveitadas em bom número pelas montadoras, mas não são desenvolvidas por elas, apenas aplicam o que grandes empresas do segmento, como AMD, DELL, SIEMENS entre outras, têm desenvolvido.

Os carros de passeio atualmente são equipados com computadores de bordo que informam em tempo real vários aspectos do desempenho do veículo. Segundo o Fórum de Inovação da EAESP/FGV, inovação é a Ideia + Implementação + Resultados. E exatamente isso que vem sendo desenvolvido por estas grandes indústrias. Aproveitam cada momento de inspiração para criar e fazem da competição de carros um grande trampolim para ganhar mercado na venda de veículos de passeios, combustíveis, pneus e tecnologias.

Além de ser um esporte que seduz milhões de pessoas em todo o mundo, a Fórmula Um é um negócio que movimenta bilhões de euros e dólares, e portanto é um negócio duro e implacável, que comumente extrapola as pistas e os projetos no computador, como comprovam os vários casos de espionagem industrial já descobertos na categoria.

Mas para se ater apenas à parte técnica e de desenvolvimento de novas tecnologias, há que se dizer que um dos fatores primordiais para obter sucesso profissional é ter uma grande ideia e executá-la antes dos demais. Na Fórmula Um isso se traduz na criatividade dos projetistas e na visão dos chefes de equipe, que administram e realizam as ideias dos engenheiros. Alguns dos nomes que marcaram a categoria através das décadas estão gravados na história da Fórmula Um, em cada setor de desenvolvimento.

Aerofólios

Colin Chapman é considerado um dos maiores dirigentes da história da F-1. Entre outros motivos, por sua imensa perspicácia, que frequentemente colocou a equipe Lotus na vanguarda da categoria.

Um desses pioneirismos diz respeito à utilização de aerofólios em seus carros, ou, mais precisamente, no modelo 49B, com o qual competiu durante a temporada de 1968. A primeira vez que tais estruturas foram utilizadas foi no GP de Mônaco de 1968, quando Graham Hill, inclusive, obteve a vitória.

Notando o ganho aerodinâmico que a equipe inglesa havia conseguido com os aerofólios, as rivais se apressaram em copiar a ideia. Logo, durante aquela temporada, Brabham, Ferrari e quase todas as demais adotaram o esquema. O objetivo era claro: manter o carro estável na pista mesmo em velocidades maiores.

Efeito-solo

A Lotus assumiria a vanguarda de outro conceito quase dez anos depois de introduzir aerofólios em seus carros. Auxiliado por nomes como Peter Wright e Tony Rudd, Colin Chapman faria do Lotus 78 o famoso “carro-asa”.

O modelo ganhou esse apelido por contar em suas laterais com minissaias feitas de materiais flexíveis que pareciam asas de avião invertidas. Isso porque, é óbvio, as aeronaves precisam de sustentação no ar, enquanto, no caso de um carro da F-1, quanto mais “colado” ao solo, melhor.

O “pulo do gato” desse projeto era o fato de que o arrasto era muito menor do que aquele proporcionado por aerofólios, garantindo, apesar disso, muita aderência. Assim, na temporada de 1977, a Lotus conseguiu cinco vitórias (quatro com Mario Andretti e uma com Gunnar Nilsson), ficando no segundo lugar do Mundial de Construtores.

No ano seguinte, com o Lotus 78 e seu sucessor, o 79, foram oito triunfos (seis de Andretti e dois de seu novo parceiro, Ronnie Peterson) e os títulos de Pilotos e Construtores garantidos. Era o sucesso ratificado do “efeito-solo”, que viria a ser copiado por outras equipes nos anos seguintes, até ser banido em 1983, devido a acidentes gravíssimos registrados no ano anterior – incluindo aquele que vitimou Gilles Villeneuve.

Motor turbo

Nem sempre as grandes ideias rendem resultados positivos logo no início. Um exemplo claro é a inserção dos motores turbo na categoria máxima do automobilismo, que, pode-se dizer, foi bastante frustrante num primeiro momento.

Aproveitando o conhecimento adquirido em eventos como o das 24 Horas de Le Mans, a Renault desenvolveu um bloco 1.5 V6 turbo no RS01, modelo com o qual competiu a partir da temporada de 1977. O melhor resultado por Jean-Pierre Jabouille foi um quarto lugar nos EUA em 1978, mas, de modo geral, o carro se mostrou pouco confiável, chegando a receber o apelido de “chaleira amarela”.

As coisas começaram a mudar em 1979, quando Jabouille anotou a pole position do GP da África do Sul, primeira de um modelo com motor turbo. Quando a Renault inseriu o bloco em seu novo carro, o RS10, os resultados foram ainda mais expressivos: uma vitória para Jabouille na França e dois pódios para René Arnoux (3º na França e 2º nos EUA).

Em pouco tempo, outras montadoras aderiram ao turbo, tecnologia que ganhou muito destaque nos anos 1980, até seu banimento ao fim da temporada de 1988. Em 2014, a utilização dos turbos foi retomada, com motores 1.6 V6.

“Carro-ventilador”

Ou, como ele realmente se chamava, Brabham BT46B. Seu projetista foi Gordon Murray, um dos mais aclamados engenheiros da história da F-1. Nesse modelo, ele foi ousado: criou um sistema de refrigeração que consistia num ventilador consideravelmente grande instalado na traseira do carro.

Em outras palavras, o ventilador funcionava como radiador do carro, mas, ao mesmo tempo, com o girar das hélices, gerava um efeito-solo que garantia que o bólido da Brabham ficasse colado no solo. Ponto para Murray.

No GP da Suécia, estreia do BT46B, Bernie Ecclestone, então chefe da Brabham, já sabia que seu carro seria o mais rápido. Tanto que pediu para a dupla de pilotos, formada por Niki Lauda e John Watson, fazer a classificação com tanque cheio. Assim, largaram em segundo e terceiro, mas, durante a prova, a favorita Lotus não conseguiu acompanhar o ritmo do “carro-ventilador”, que garantiu a vitória com Lauda.

As demais equipes se uniram e pediram o banimento do mecanismo. Ecclestone aceitou, mas, em troca, garantiu sua ampliação de poder junto à associação de equipes (FOTA).

Suspensão ativa

Mais uma para a conta da Lotus. Nem todos sabem, mas a equipe britânica começou a pensar no desenvolvimento desse tipo de sistema pouco tempo antes da morte de Colin Chapman, em 1982. Seria possível manter o carro colado ao chão por mais tempo, mesmo em pistas mais onduladas, em quaisquer situações de traçado?

Apesar de fazer alguns testes no início dos anos 80, o primeiro carro da Lotus a contar efetivamente com a suspensão ativa foi a Lotus 99T, aquela guiada por Ayrton Senna em 1987. O problema, porém, era o peso do sistema, adicionando até 12kg ao conjunto. Além disso, ele “roubava” potência do motor para colocar a parte hidráulica em funcionamento. De todo modo, num asfalto problemático como o de Detroit, a suspensão ativa foi determinante para que Senna pudesse faturar a vitória.

Mas foi com a Williams FW14 que a suspensão ativa chegou ao seu auge. A temporada de 1992 foi dominada de modo acachapante por Nigel Mansell e Riccardo Patrese, que guiaram um carro que parecia colado ao solo. Esse efeito era obtido a partir de uma pré-programação feito pela equipe levando em conta as característica da pista, diferindo-se do sistema da Lotus, que era mais “reativo” ao que encontrava em cada volta.

Assim, a dupla Mansell-Patrese faturou 10 vitórias em 16 provas, nove delas obtidas pelo “Leão”, que se sagrou campeão com grande antecedência. A mesma hegemonia foi vista no ano seguinte, mas dessa vez com Alain Prost ao volante da FW15.

A suspensão ativa (tal qual outros itens, como controle de tração e freios ABS) foi banida para a temporada de 1994, numa tentativa da organização da F-1 de equilibrar as forças da categoria e diminuir os custos. O que se viu, porém, foram carros extremamente “nervosos” e perigosos. O resultado foi o pior possível, culminando com as mortes de Roland Ratzenberger e Ayrton Senna no GP de San Marino.

Difusores duplos traseiros

De equipe falida a campeã mundial em poucos meses. A Honda abandonou a F-1 ao fim da temporada de 2008, mas já havia desenvolvido seu modelo para 2009. Ex-chefe da Ferrari, Ross Brawn adquiriu o espólio da montadora japonesa e criou um time próprio, rebatizando o carro para Brawn GP 001. E, para espanto de todos, o bólido dominou os testes de pré-temporada, com Jenson Button e Rubens Barrichello sempre à frente.

O segredo do sucesso tinha nome: difusores duplos traseiros. Williams e Toyota também utilizaram o artifício, que favorecia a passagem de ar por baixo do carro, favorecendo a estabilidade e utilizando o fator aerodinâmico para ganhar velocidade.

Equipes que não contavam com tal sistema chiaram e pediram o banimento da tecnologia à FIA, o que até veio a ocorrer, mas apenas para a temporada 2011. Antes disso, em 2009 mesmo, a Brawn nadou de braçada no início do Mundial, de modo que Button conseguiu acumular pontos suficientes para ser coroado campeão. Barrichello terminou em terceiro.

Escapamento aerodinâmico

Adrian Newey desenhou o carro de 2011 da Red Bull com uma inovação: em vez de colocar os tubos de escape embaixo do assoalho, como dizia o “manual”, deslocou-os para a parte de cima, de modo a fazer com que os gases eliminados passem diretamente pelo difusor traseiro.

Esse tipo de disposição gerava uma maior pressão aerodinâmica, e, portanto, dava grande vantagem ao RB7 em relação aos rivais. Não por acaso, Sebastian Vettel, que já conseguira o título na temporada anterior, venceu 11 das 19 etapas do Mundial e faturou o bicampeonato com larga margem sobre o vice-campeão, Jenson Button (392 pontos a 270).

Como geralmente acontece com as ideias extraordinárias, essa foi mais uma a ser banida depois de muitos protestos de rivais, já para a temporada de 2012.

Desenvolvimentos

Toda a competitividade e as pesquisas e desenvolvimentos na Fórmula Um e outras categorias do automobilismo de competição serviram como um grande laboratório para as empresas que trabalhavam com o automobilismo: montadoras, fábricas de pneus, empresas de petróleo, componentes eletroeletrônicos, etc…alguns dos avanços tecnológicos conquistados na área do automobilismo competitivo, o que inclui freios ABS e fibras de carbono, foram parar nos veículos comuns de rua.

A transmissão automatizada (não a automática) utiliza atuadores hidráulicos – pequenos robôs controlados por uma central eletrônica – para acionar a embreagem e passar a marcha. Esse câmbio chegou à F1 pela Ferrari em 1989 e hoje pode ser encontrado em carros bem mais populares.

Volantes multifuncionais surgiram primeiro nos carros de passeio, mas o seu desenvolvimento atingiu o ápice nos carros da F1, nos quais, por meio da peça, é possível controlar diversos parâmetros do carro.

A ideia, entretanto, é a mesma: evitar que motoristas e pilotos precisem tirar as mãos do volante com frequência.

KERS significa “Kinetic Energy Recovery System”.

É um sistema que utiliza a energia cinética gerada em uma frenagem para auxiliar na aceleração. Essa energia pode ser estocada em forma de energia mecânica ou elétrica. Enquanto na F1 a ideia diz respeito ao desempenho, nas ruas o tema também engloba a eficiência.

Até meados da década de 1980 os acertos e informações eram feitos com blocos de anotações, cronômetros e muito feeling, os ajustes nos carros eram feitos de forma precisa e na base da experimentação, de forma a ganhar preciosos segundos.

Hoje, isso foi substituído por gigantescos painéis nos boxes, algumas dezenas de analistas e milhares de números e dados diferentes. A telemetria é parte fundamental do desenvolvimento de qualquer carro, e o fluxo de dados constante e volumoso precisa ser analisado em tempo real. Se parece bastante com a definição de Big Data.

Tanto parece que equipes de Fórmula 1 como a McLaren, por exemplo, já trabalham ao lado de companhias de TI, por meio de seu Centro de Tecnologias Aplicadas, para fazer uma troca de soluções que possam beneficiar a ambas as partes.

Não só na indústria automobilística, mas também em outras áreas, os desenvolvimentos e pesquisas feitos na Fórmula Um são utilizados.

Ao aplicar suas tecnologias de telemetria e análise de dados ao mundo real, a McLaren também decidiu se unir a instituições médicas para melhorar o diagnóstico e criar sistemas que auxiliem os médicos.

Em um projeto piloto aplicado no Hospital de Birmingham, no Reino Unido, o departamento pediátrico passou a contar com sensores que utilizavam sistemas de telemetria semelhantes aos de carros para facilitar o diagnóstico de recém-nascidos e crianças de pouca idade. Elas não sabem, ainda, apontar o que lhes afeta, e o uso da tecnologia facilitou a vida na hora de encontrar enfermidades e permitiu que o tratamento fosse mais certeiro.

E se a ideia da telemetria é monitorar todos os aspectos de um carro, por que não fazer isso com pessoas? Foi exatamente essa a ideia de um segundo sistema voltado para a saúde, desta vez, dos atletas olímpicos do Reino Unido. Os sensores foram usados para medir a resposta corporal aos exercícios e identificar áreas em que precisam haver melhoras.

Os atletas da canoagem, por exemplo, tiveram os equipamentos anexados aos remos de forma a mensurar a força empregada por eles e a velocidade de movimento. Mais tarde, uma análise de tudo isso foi feita para que os competidores pudessem entender suas táticas, melhorá-las ou saber exatamente quando estavam exigindo demais de seus próprios corpos, com foco na melhoria de performance.

É uma ideia que, de forma básica, também está sendo aplicada hoje nos smartwatches e pulseiras inteligentes, focados na prática de exercícios. A Apple, por exemplo, tem o HealthKit, seu sistema de interface entre o iOS e plataformas desse tipo para compartilhar informações em tempo real. A Apple pode não ter tido contato com equipes de Fórmula 1, mas com certeza se inspirou em sistemas médicos como o da McLaren na hora de criar sua própria solução.

Os refrigeradores que usamos em nossas casas tem tecnologia oriunda da Fórmula Um.

Um dos principais trabalhos atuais do time de tecnologia aplicada da equipe Williams está focado em refrigeração. Mais especificamente, a escuderia deseja utilizar suas inovações aerodinâmicas para manter um controle melhor sobre o fluxo de ar dentro dos aparelhos, de forma a jogar o frio para dentro dele e não para fora.

No desenvolvimento dos carros, as equipes utilizam o “túnel de vento” que é, basicamente, o que o nome indica – um local em que o ar é soprado sobre os veículos de forma a mensurar o comportamento deles diante da resistência. Assim, asas dianteiras e traseiras são desenvolvidas, com os engenheiros trabalhando na forma da máquina de forma que ela se torne mais rápida.

A ideia, então, é aplicar aerofólios semelhantes aos dos veículos em geladeiras de supermercados. Como elas ficam abertas para exposição dos produtos, é essencial que o fluxo de ar seja controlado, de forma a não estressar os motores nem fazer com que eles permaneçam ligados o tempo todo.

A expectativa é obter uma redução de 41,5% no consumo de energia elétrica. Nos primeiros testes, a Williams chegou a ter uma eficiência 18% maior com seu sistema de aerofólios, e a ideia é que, junto com uma consultoria quanto ao posicionamento adequado dos freezers, seja possível até mesmo ultrapassar esse patamar e reduzir a utilização de eletricidade.

Fibra de carbono e alumínio

De nada adianta o carro ter o melhor motor, a aerodinâmica mais certeira e o piloto mais habilidoso se ele for pesado demais. Uma das partes mais importantes do desenvolvimento de qualquer carro de Fórmula 1 está na busca por materiais mais leves, que não deixem a segurança de lado e, na mesma medida, não interfiram na velocidade. E se tem um que reúne tais características, é a fibra de carbono.

Leve o bastante para ser rápido e forte o suficiente para aguentar grande stress, o material é comum nas pistas ao redor do mundo e, agora, começa a dar as caras também em outros produtos para o consumidor. Bicicletas de competição ou facas militares, por exemplo, já contam com diversos modelos feitos totalmente de fibra de carbono, todos focados na leveza e resistência. Nos carros de passeio, entretanto, o elemento aparece apenas como detalhes ou em rodas, tetos ou capôs.

Apesar de ainda aparecerem como elementos decorativos, no futuro, a ideia é que o material seja mais e mais usado. Peças e até mesmo a lataria externa podem passar a receber novos elementos em fibra de carbono, com o intuito de deixar os veículos não mais rápidos, mas econômicos.

O mesmo vale para o alumínio, que mesmo não tendo a rigidez necessária para proporcionar a segurança necessária na Fórmula 1, apresenta a leveza desejada pelos engenheiros. E se existe uma indústria fora do automobilismo que abraçou o elemento foi a dos smartphones. Basta olhar para os modelos mais recentes para perceber isso.

Há alguns anos, por exemplo, a Apple já traz iPhones com a parte traseira feita completamente de alumínio. Outras fabricantes, como a Samsung, a Microsoft e a HTC, também seguem essa dinâmica, de forma a dar um resultado leve e, acima de tudo, arrojado para seus produtos. É claro, problemas como entortamentos podem acontecer aqui e ali, mas a ideia geral é que os consumidores estão felizes com as novidades, e se eles estão satisfeitos, também estarão as fabricantes.

Fontes:

http://www.businessleaders.com.br/categoria/inovacao/as-grandes-inovacoes-tecnologicas-da-formula-1

http://www.williamsf1.com/advanced-engineering/news/supermarketfridgesbecomemoreenergyefficient

http://www.techoje.com.br/site/techoje/categoria/detalhe_artigo/573

https://canaltech.com.br/curiosidades/quatro-tecnologias-da-formula-1-que-estao-mudando-seu-cotidiano-45337/

https://www.bbc.com/news/business-14046449

https://auto.howstuffworks.com/under-the-hood/trends-innovations/top-10-car-tech-from-racing.htm

https://www.techradar.com/news/car-tech/how-formula-1-is-improving-your-car-your-football-team-and-your-hospital-1298564?src=rss&attr=all

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