¿Por qué Mercedes tiene problemas con la caja de cambios?

Debido a que los problemas con la caja de cambios están relacionados a una combinación de ruido eléctrico y vibraciones causadas por el paso por los bordillos, el equipo se enfrentó a una intensa semana para encontrar la manera de evitar que eso se repita en la segunda ronda de la temporada. Para la práctica del viernes, movió y redirigió algunos de los sensores asociados y cableado dentro y alrededor de la caja de cambios y realizó una serie de experimentos para tratar de entender mejor lo que está sucediendo.

No sabrá con seguridad hasta el domingo si el problema está solucionado, y sus rivales harán todo lo que puedan para tratar de empujar a los autos Mercedes a que se rompan.

Lewis Hamilton, Mercedes F1 W11 EQ Performance

Photo by: Mark Sutton / Motorsport Images

Valtteri Bottas, Mercedes F1 W11 EQ Performance, leads Lewis Hamilton, Mercedes F1 W11 EQ Performance, and Charles Leclerc, Ferrari SF1000

Photo by: Charles Coates / Motorsport Images

Mercedes se encontró con el problema de la caja de cambios durante los entrenamientos libres del viernes de la semana pasada y en la clasificación supo que se enfrentaría a una batalla para sobrevivir a la carrera. Esto los puso en modo de gestión muy temprano en el GP de Austria, ya que los sensores de los autos comenzaron a hacer sonar las alarmas en el muro de pits, en el garaje y en el control del equipo en Brackley, primero en el auto de Valtteri Bottas y luego en el de Lewis Hamilton.

El director de ingeniería de Mercedes, Andrew Shovlin, dice que es un tema que "no se manifiesta como una sola cosa", y que "es básicamente una acumulación de ruido eléctrico que comienza a interferir con los diversos sistemas".

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La descripción de Shovlin sugiere que es un problema que se acumula con el tiempo, y que la naturaleza violenta de los bordillos del Red Bull Ring está causando que el cableado se degrade. Esto entonces desencadena la interferencia eléctrica que afecta a los sensores de la caja de cambios.

Como James Vowles, director de estrategia de Mercedes, explicó: "El circuito austriaco es muy, muy agresivo, especialmente con los bordillos. Tienes que usar los bordillos para conseguir el tiempo de vuelta, pero esos bordillos también generan muchas vibraciones en el auto y mucha carga en el auto".

Pero, desde un punto de vista técnico, ¿son los bordillos realmente el punto de inicio del problema y podría haber un factor adicional que haya entrado en juego?

Si recordamos un video que Mercedes publicó cuando presentó su monoplaza 2020, el director técnico, James Allison, dijo: "La suspensión trasera de este auto es extremadamente aventurera, específicamente en el brazo trasero inferior, donde hemos puesto una nueva geometría, que nos da una oportunidad más aerodinámica y nos permite obtener más carga aerodinámica en el auto".

Lewis Hamilton, Mercedes F1 W11

Photo by: Andy Hone / Motorsport Images

Esta alteración de Mercedes ha resultado en que el brazo de suspensión inferior se levante del suelo, alineándolo más eficazmente con el carenado del eje de transmisión que hay detrás. Y lo que es más importante, deja espacio para un mejor flujo en esa sección del suelo, donde ha extendido la altura del techo del difusor.

Elevar el punto de anclaje del brazo inferior en la carcasa de la caja de cambios plantea una interesante novedad técnica que el equipo llevó a cabo la temporada pasada y parece que también ha intentado sacar más provecho de esta temporada.

Para entender cómo esto puede tener sentido, quizás valga la pena recordar que Mercedes tiene lo que se conoce como un arreglo estilo cassette. Esto significa básicamente que la carcasa y la estructura de choque son entidades separadas de la propia caja de cambios.

Cajas de cambio en la Ferrari F2004 y el Mercedes W04.

Photo by: Giorgio Piola

Este no es un nuevo arreglo para el equipo, ha estado evolucionando constantemente el concepto desde que se introdujo por primera vez en 2013. Se le da el crédito a Aldo Costa, habiendo estado con Ferrari cuando el equipo italiano lo introdujo por primera vez en 2004. Las razones de esta solución han evolucionado a lo largo de los años, pero una de las principales es que permite al equipo cambiar la carcasa y la estructura de choque sin sufrir una penalización por reemplazar la caja de cambios.

También permite que la caja de cambios y la carcasa se prueben independientemente una de otra, a fin de reducir los plazos de desarrollo y fabricación. Significa que el equipo tiene una enorme cantidad de flexibilidad en términos de configuración y diseño. Mercedes tomó otra hoja del libro de Ferrari la temporada pasada, ya que su caja de cambios presentó una solución ideada por el equipo italiano en 2015 y 2016, pero de la cual se ha alejado desde entonces.

Diseño de caja de cambios y escapes de la Ferrari SF15-T.

Photo by: Giorgio Piola

Esta solución hizo que Ferrari, y ahora Mercedes, utilizaran cuatro pernos de montaje entre la unidad de potencia y la carcasa de la caja de cambios en lugar de seis, con el fin de dar forma a la carcasa para que pueda volver a cubrir los gases de escape. El efecto secundario es que la carrocería circundante también puede ser envuelta más estrechamente y se obtiene una ventaja aerodinámica.

Estas ganancias no son gratuitas, y significan que la carcasa debe ser empujada aún más cerca de sus límites estructurales, ya que le faltan los pernos centrales que normalmente ayudarían con la tensión y las cargas de torsión que debe soportar.

La siguiente ilustración de la unidad de potencia del Mercedes 2014 muestra el lugar donde normalmente se colocarían los pernos, con los del medio (flecha azul, abajo a la izquierda) retirados para dar paso al reempaquetado de la solución de escape más expansiva de ahora (disposición de 2019 en el Racing Point RP19, abajo a la derecha).

Mercedes PU106 powerunit, pipework from compressor at the front of the ICE suggests Williams FW36

Photo by: Giorgio Piola

Lance Stroll, Racing Point RP19, returns to the pits without an engine cover

Photo by: Mark Sutton / Motorsport Images

Curiosamente, la FIA ha actuado recientemente para eliminar cierta ambigüedad en la redacción de las normas que rodean a esto para 2021, dejando en claro que se pueden utilizar cuatro o seis pernos, cuando antes parecía que se debían tener seis.

Para aquellos que se pregunten por qué Racing Point no sufrió el mismo destino durante la primera carrera de la temporada, es probable que se deba al hecho de que, aunque compra algunos de sus componentes a Mercedes, sigue produciendo algunos de los suyos. Siguiendo con su búsqueda de imitar al Mercedes del año pasado, el RP20 sigue el mismo camino que el W10 en cuanto a su geometría de suspensión trasera, con el brazo montado en un ángulo diferente al del W11.

Sergio Perez, Racing Point RP20

Photo by: Mark Sutton / Motorsport Images

Triple contratiempo

Combinando estas dos novedades técnicas en el W11, verán que el brazo inferior está ahora fijado a la carcasa de la caja de cambios en una posición más alta y en un punto más alejado de los pernos de fijación inferiores.

Valtteri Bottas, Mercedes F1 W11 EQ Performance

Photo by: Charles Coates / Motorsport Images

Habiendo alterado las trayectorias de carga, este cambio, junto con las ondas de choque que atraviesan el monoplaza por los bordillos del Red Bull Ring, podría estar contribuyendo al problema de la resonancia que tiene un efecto armónico en los sensores y componentes eléctricos del auto y puede afectar en última instancia el funcionamiento de la caja de cambios.