Formula 1 vs Le Mans: impianti Brembo e prestazioni in frenata a confronto

01/06/2018

Brembo mette a confronto gli impianti frenanti e le prestazioni in frenata forniti ai team delle due competizioni

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La Formula 1 e la 24 Ore di Le Mans rappresentano da mezzo secolo le due più importanti competizioni al mondo per i prototipi a 4 ruote: i massicci investimenti dei Costruttori effettuati negli ultimi anni hanno portato queste monoposto a disporre di motori ibridi che raggiungono una potenza di mille cavalli.​

Le Formula 1 ottengono questi risultati grazie a power unit costituite da 6 diversi elementi: il motore a combustione interna con 6 cilindri, 1,6 litri di capacità e un numero massimo di 15.000 giri/minuto; il turbocompressore; l’MGU-H (Motor Generator Unit – Heat); l’MGU-K (Motor Generator Unit – Kynetic); l’elettronica di controllo; la batteria.
Alla 24 Ore di Le Mans invece i Costruttori hanno ampia libertà di scelta nella realizzazione delle power unit: c’è chi punta su un motore bi-turbo da 2,4 litri con recupero di energia cinetica e chi su un semplice motore aspirato da 4,5 litri (il regolamento stabilisce un limite massimo di 5,5 litri).

In Formula 1 le decelerazioni sono molto intense, con valori spesso superiori ai 5g (a Monza si raggiungono i 6,7g), mentre alla 24 Ore di Le Mans l’intensità della frenata non supera i 3,5g, complice la differente massa dei due prototipi.
Una monoposto di Formula 1 vanta un peso minimo di 733 kg con il pilota a bordo, mentre un’auto LMP1 che corre a Le Mans ha un peso minimo di 875 kg, più 3 kg per l’equipaggiamento per le telecamere o l’alimentatore sostitutivo. Le LMP1 non ibride però possono pesare 45 kg in meno, scendendo così a 833 kg.

 

 

DA 100 MINUTI A 24 ORE C’E’ UNA GRAN DIFFERENZA


Mentre in Formula 1 la gara dura spesso 100 minuti e non si protrae sopra le 2 ore, la 24 Ore di Le Mans dura un’intera giornata.
In tal senso è esemplificativo il confronto tra due tracciati simili per lunghezza, tortuosità, collocazione geografica e clima: durante il GP del Belgio a Spa le monoposto di Formula 1 sono chiamate ad affrontare circa 350 frenate, mentre alla 24 Ore di Le Mans le frenate totali per una LMP1 possono superare quota 4.000.
Una vera e propria sfida per Brembo, che però ha acquisito una esperienza ventennale nelle gare di durata, realizzando soluzioni ad hoc.
L’unico elemento in comune fra le auto che disputano le due competizioni è il carbonio con cui sono realizzati i dischi. Cambiano invece, e anche parecchio, le caratteristiche dei dischi, come potete vedere nella tabella qui sotto:

 

Formula 124 ore di Le Mans
​Spessore dischi​fino a 32 mm30-32 mm
Diametro dischi anteriori​278 mmfino a 380 mm
Diametro dischi posteriori260 - 272 mmfino a 355 mm
Numero fori di ventilazione​oltre 1400tra 36 e 430
Range di utilizzo350-1000 gradi350-800 gradi
consumo per evento​meno di 1 mm3-4 mm per il disco e 8-10 mm per la pastiglia​​
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Il differente diametro dei dischi è invece legato alla misura dei cerchi dei rispettivi campionati: in Formula 1 al momento sono ammessi i cerchi da 13 pollici, mentre alla 24 Ore di Le Mans sono in uso quelli da 18 pollici.

 



 

I DUE ESTREMI DELLA VENTILAZIONE


In Formula 1 la ventilazione è un elemento cruciale per evitare il surriscaldamento degli impianti. A seconda delle temperature previste durante un Gran Premio e della specifica strategia di gara, ciascun pilota potrà optare fra 3 diverse soluzioni di dischi Brembo: all’incirca con 900 fori, 1.200 fori o 1.400 fori.

I team possono contare su un disegno di raffreddamento personalizzato, indispensabile per migliorare lo smaltimento del calore: la temperatura dei dischi in F1 può infatti avere picchi di 1.000°C durante la frenata. La ventilazione delle LMP1 non è invece così esasperata perché alla 24 Ore di Le Mans i team hanno il problema opposto rispetto alla Formula 1: anziché raffreddare gli impianti devono impedire che la temperatura, specie di notte o in regime di neutralizzazione, scenda troppo. Ciò spiega l’impiego di un numero di fori di ventilazione che in Formula 1 erano utilizzati anni fa.

A Le Mans bisogna impedire che i dischi in carbonio scendano sotto i 350°C, generando così la cosiddetta “vetrificazione” (glazing) del materiale d’attrito, da cui scaturisce un calo di efficacia in frenata e un consumo precoce del disco. Per scongiurare questo pericolo, Brembo mette a disposizione materiale d’attrito per dischi e pastiglie caratterizzato da una più efficace conducibilità termica.

 

 

CONSUMI DIVERSI, CONTROLLI INTEGRATIVI


Così come in Formula 1, anche le LMP1 della 24 Ore di Le Mans utilizzano le pastiglie Brembo in carbonio: naturalmente il loro spessore è superiore per garantire la piena funzionalità per tutte le 24 ore.

Vi basti pensare che in Formula 1 il consumo in gara di pastiglie e dischi è inferiore al millimetro, mentre i prototipi che corrono a Le Mans riscontrano un consumo di 3-4 mm per il disco e di 8-10 mm per la pastiglia.​

Per monitorare il consumo, le monoposto di Formula 1 sono dotate di sensori che permettono agli ingegneri ai box di conoscere in ogni istante le temperatura dei dischi e delle pinze ed, in alcuni casi, l’avanzamento dei pistoni: in tal modo possono calcolare l’usura di disco e pastiglia.

 
 

Così facendo, si può agire reattivamente in svariate condizioni di utilizzo, inviando in tempo reale comunicazioni al pilota per la modifica del brake balance e della gestione del recupero di energia in frenata della monoposto.

I dischi Brembo delle monoposto di Le Mans invece, oltre ai sensori, presentano incavi di diversa profondità che permettono, durante la sosta ai box per il rifornimento e il cambio pilota, una valutazione rapida del loro stato.

Quando uno di questi incavi non risulta più visibile significa che il disco si è consumato in quantità superiore alla profondità dell’incavo stesso da nuovo.
Come è evidente, scomparso anche l’ultimo incavo il disco va sostituito perché non offre più le prestazioni originarie. ​


 

​LE PRESTAZIONI DI FRENATA A CONFRONTO


Non gareggiando sullo stesso circuito, può apparire impossibile mettere a confronto le prestazioni in frenata delle due categorie. Per ovviare a questo problema abbiamo deciso di prendere in considerazione le frenate più dure delle 2 competizioni, calcolando per ciascuna le decelerazioni medie in relazione al tempo e allo spazio di frenata.

Ovviamente Formula 1 e LMP1 sono veicoli complessivamente molto diversi tra loro e il diverso comportamento in fase di frenata non può e non deve essere attribuito solo ai freni.
Diversi assetti delle vetture, diversi carichi aerodinamici e soprattutto diverse dimensioni e mescole dei pneumatici giocano un ruolo altrettanto rilevate nel determinare diverse performance di frenata.

L’esercizio, tuttavia, con tutti i suoi limiti, ha dato risultati interessanti.  

 

 

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LMP1: FRENATA PIU’ LUNGA DI CIRCA 20 METRI AL SECONDO


Alla Chicane 1 di Le Mans (curva numero 5 del tracciato) le LMP1 arrivano a 335 km/h e frenano per 3,21 secondi durante i quali percorrono 195 metri.

In tal modo la loro velocità scende a 110 km/h, il massimo possibile per affrontare questa chicane senza uscire di strada.

Per riuscirci i piloti effettuano un carico sul pedale del freno fino a 100 kg e sono sottoposti a 3,5g di decelerazione.

All’ingresso della Parabolica di Monza (ultima curva della pista del GP Italia) le Formula 1 si presentano a 314 km/h e in soli 1,22 secondi, durante i quali coprono appena 72 metri, scendono a 205 km/h.

Impressionante lo sforzo richiesto ai piloti: 6,7g di decelerazione ed un carico sul pedale del freno di poco superiore a 200 kg.

Ciò significa che una Formula 1 è in grado di perdere in frenata più di 90 km/h (314-205)/1,22) in un solo secondo mentre le pur eccezionali LMP1 si limitano a diminuire la velocità di solo 70 km/h ((335-110)/3,21) al secondo. ​ 

​Immaginiamo alcune obiezioni: a Monza, per raggiungere picchi elevati di velocità, le monoposto utilizzano un assetto molto scarico e ciò favorisce l’impennata dei valori. ​


Non avete tutti i torti, però anche tracciati tortuosi come Singapore e Monaco confermano l’incredibile potenza frenante delle Formula 1. A Singapore alla prima curva del Marina Bay Street Circuit le monoposto di Formula 1 frenano 1,98 secondi per passare da 295 km/h a 135 km/h: in un secondo quindi perdono oltre 81 km/h.

Alla prima curva dopo il tunnel (la numero 10) del GP Monaco invece le monoposto passano da 286 km/h a 94 km/h in 2,03 secondi: in pratica in un secondo hanno una decelerazione di 95 km/h. ​


 

LE FORMULA 1 PIU’ EFFICACI IN FRENATA DI CIRCA 0,5 KM/H PER OGNI METRO DI FRENATA


 


​La differenza può sembrare contenuta ma se espressa in diverso modo appare invece impressionante: con 72 metri di frenata una monoposto di Formula 1 perde oltre 105 km/h di velocità mentre nello stesso spazio i prototipi LMP1 vedono decrescere la loro velocità di circa 70 km/h.

Per le due Varianti di Monza (del Rettifilo e della Roggia) invece i 72 metri di frenata garantiscono un calo di velocità di 122 e 118 km/h.

Persino la verifica operata sulle piste di Singapore e Monaco assicura la stessa differenza prestazionale in frenata: alla prima curva del Marina Bay Street Circuit le monoposto di Formula 1 frenano in soli 81 metri e alla prima curva dopo il tunnel del GP Monaco in 115 metri.

Nel primo caso, 72 metri di frenata assicurano una decelerazione di 115 km/h, nel secondo lo stesso spazio permette di perdere 121 km/h.

Tornando ai dati della 24 Ore di Le Mans e del GP Italia, persino il numero di km/h perso con un solo metro di frenata conferma la superiorità di potenza frenante delle Formula 1: alla Chicane 1 del circuito de la Sarthe ad ogni metro di frenata corrisponde un calo di 1,15 km/h di velocità mentre alla Variante del Rettifilo ogni metro di frenata comporta una diminuzione di 1,7 km/h di velocità.​


 

In conclusione in un’ipotetica sfida in frenata tra F1 e LMP1, nel corso dei primi 900 km di gara le Formula 1 avrebbero di gran lunga la meglio. Tuttavia, com’è facile immaginare, le F1 si troverebbero con freni usurati dopo appena un sesto di gara di una 24 ore. ​


 

 

 

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