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Soluciones virtuales

Una solución que es hardware y software a la vez permite a los ingenieros de pruebas de Scuderia Ferrari en Italia ver de forma inalámbrica qué está pasando en tiempo real en cada celda de prueba de las unidades de potencia.

Texto Claudia B Flisi Fotos Getty Images, Kwok-Keung Cheng

Automoción Monitoreo de condición Servicios online

Datos

Datos Ferrari  

Fundada en: 1929 (empresa), 1947 (producción de automóviles)

Gerencia: Sergio Marchionne, presidente; Amedeo Felisa, director ejecutivo

Sede: Maranello (Módena), Italia

Propiedad: Fiat Chrysler Automobiles 90%, Piero Ferrari 10%

Líneas de productos: automóviles de carreras y deportivos

Producción: > 7 000 unidades

Ingresos: 2 500 millones de euros

www.ferrari.com

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Contacto de venta

Laura Baracco, Laura.Baracco@skf.com

Un caballo pura sangre puede ganar una carrera por el hocico pero los caballos rampantes de Scuderia Ferrari (el establo Ferrari) están obligados a rendir más, sobre todo hoy. En la temporada de 2014, se introdujeron cambios de gran envergadura en las normas técnicas de la Fórmula 1, y una ventaja de centésimas de segundo se ha convertido en un factor decisivo para triunfar.

Los cambios significativos implantados en 2014 catalizaron tanto la renovación de las celdas de prueba de unidades de potencia de la empresa como la construcción de generaciones nuevas en Maranello, Italia. Hasta entonces, no todas las celdas de prueba disponían de sistemas dedicados a monitorear continuamente el comportamiento de las transmisiones en condiciones de vibración, ni tampoco estaban integradas en una única plataforma de software. En el sistema de telemetría de Ferrari, solo se disponía de datos de baja frecuencia y la capacidad de posprocesamiento en tiempo real estaba limitada.

“Había que ir a cada celda para ver qué estaba pasando”, explica Mario Kuluridis, líder de equipo para instalaciones de prueba, desarrollo mecánico e hidráulico del departamento de pruebas de unidades de potencia de Scuderia Ferrari. “Era imposible ver los datos de alta frecuencia en línea en tiempo real. La localización de fallas era demasiado lenta y no era posible predecir la duración de los componentes en función de las tendencias en la medición”.

En 2011, para eliminar estas deficiencias, sobre todo la falta de integración, Kuluridis y su equipo empezaron a investigar sistemas de monitoreo alternativos. SKF participó en el debate, gracias a la estrecha relación entre las dos empresas. Colaboradoras desde 1947, su relación es una de las más longevas de la historia de la Fórmula 1.

Scuderia Ferrari examinó soluciones tanto de empresas externas como de desarrollo propio y decidió que la plataforma SKF IMx –incluido su software SKF @ptitude Observer– representaba un muy buen punto de partida. SKF IMx ofrece monitoreo de condición, protección de activos y planificación del mantenimiento preventivo en tiempo real, todas ellas prestaciones solicitadas por los ingenieros de Maranello.

Sin embargo, había que adaptarla a las necesidades especiales de la escudería. “El hecho de que SKF fuera colaborador y patrocinador oficial garantizaba el apoyo técnico para adaptar el sistema a nuestras necesidades”, explica Kuluridis.

Scuderia Ferrari quería un sistema inalámbrico integrado que monitoreara elementos individuales durante las pruebas de vibración a frecuencias altas. Ya se había iniciado el lanzamiento de SKF IMx-T cuando se anunciaron los cambios técnicos de 2014, lo que aceleró la necesidad de actualizar las celdas de prueba e incrementó su complejidad. Los motores ahora eran unidades de potencia multicomponente, la tecnología ERS empezaba a ser un factor importante y la confiabilidad era fundamental para el rendimiento general.

La plataforma SKF IMx estándar estaba diseñada para sectores como los parques eólicos. No estaba preparada para procesar el volumen de datos, el número de canales y el volumen de cálculos a la velocidad que quería Scuderia Ferrari. Había que desarrollar una solución nueva, que incorporara hardware y software. Esta solución “virtual” no sería un sistema autónomo sino un complemento del IMx-T, totalmente integrado en el software SKF @ptitude Observer.

Hoy, la plataforma instalada puede procesar hasta 100 000 observaciones por segundo. Es capaz de realizar análisis complejos y enviar los resultados al sistema de telemetría, lo que permite a los ingenieros de desarrollo comprobar en línea el estado de las unidades en las pruebas. Dado el volumen de datos, la velocidad de cálculo y transferencia de datos también es vital. El software SKF @ptitude Observer sintetiza las observaciones en resultados manejables entre 10 y 20 veces por segundo, lo que respalda el énfasis de la escudería en “resultados, no datos”, dice Kuluridis.

La plataforma se emplea en las celdas de prueba de unidades de potencia de Scuderia Ferrari desde 2013 y las ventajas saltan a la vista, afirman los ingenieros de pruebas. La integración permite a los ingenieros ver qué está pasando en tiempo real en cada celda, de forma inalámbrica. A través del desarrollo de rutinas de análisis y diagnósticos dedicados, la plataforma ha podido identificar y resolver problemas potenciales antes de que provocaran costosas averías. También se han reducido las paradas.

Cualquier desperfecto puede generar pérdidas en los componentes de la transmisión o, en el peor de los casos, en la unidad sometida a prueba. Por eso, anticiparse a los problemas mejora la eficiencia. “Podemos intervenir antes de que se produzcan daños”, dice Kuluridis. “Solo basta con cambiar la pieza problemática y podemos reanudar las pruebas inmediatamente, al tiempo que reducimos no solo los daños sino también las paradas. Nuestra eficiencia ha experimentado una mejora cuantificable”.

@ptitude es una marca registrada del Grupo SKF.


Cambios técnicos en la Fórmula 1 para 2014

Según Andrew Benson, periodista deportivo para la BBC, 2014 fue el año del “cambio de reglas más importante en la historia de la Fórmula 1”. Engloba cambios en las carreras, de diseño y técnicos. Estos últimos incluyen la sustitución del motor V8 de 2,4 litros y aspiración natural (utilizado desde 2006) por un turbocargador V6 de 1,6 litros. “La potencia del motor volverá a ser un diferenciador en el rendimiento”, escribe Benson.

El motor ahora se denomina unidad de potencia. Cada escudería dispone de solo 5 motores por vehículo por temporada y cada motor debe durar 4 000 kilómetros. Los pilotos solo pueden cargar 100 kilogramos de combustible por carrera (unos 130 litros), y el flujo se limita a 100 litros por hora a más de 12 000 r. p. m. En 2013, cuando no había límites sobre el consumo o el flujo, las escuderías consumían unos 150 kilogramos por carrera.

Estas limitaciones son compensadas sobradamente por la tecnología ERS (sistema de recuperación de energía).

La ERS no es nueva. Desde hace años, el sistema KERS recupera energía cinética desde el eje trasero durante el frenado. Almacenada en un banco de baterías, puede reutilizarse durante la aceleración, y entrega 120 kilovatios durante 30 segundos en cada vuelta. Es más del doble de los 60 kW permitidos durante un máximo de 6,7 segundos por vuelta antes de 2014.

Como novedad en 2014, se acopla un segundo motor eléctrico al turbo: aprovecha la energía que, de otro modo, se disiparía en forma de calor. La cantidad es ilimitada y puede almacenarse en baterías o utilizarse para la aceleración.


La solución “virtual” de SKF

Para manejar la velocidad y el volumen de datos que fluyen a través de la plataforma SKF IMx en Scuderia Ferrari, SKF desarrolló una solución “virtual”. (El adjetivo “virtual” no es del todo correcto, ya que la solución incluye hardware además de software). Scuderia Ferrari quería un hardware adicional que se integrara en el hardware existente de la plataforma y se controlara con el mismo software.

Lo que lo hace “virtual” es que el operador no tiene que abrir una segunda aplicación de software o controlar un segundo hardware para configurar las mediciones y visualizar los resultados, una complicación que los ingenieros del equipo de pruebas querían evitar.

La plataforma SKF IMx estándar lleva 16 sensores y algoritmos basados en ciclos anuales o semestrales. Scuderia Ferrari quería un sistema ampliable y actualizaciones semanales o bisemanales, algo que garantiza el sistema virtual, con hasta 30 sensores adicionales y la capacidad de procesar cálculos rutinarios en muy poco tiempo.

Esta información permite a Scuderia Ferrari intervenir en caso de prever problemas y modificar un componente antes de que provoque daños.

El piloto alemán Sebastian Vettel y su Ferrari en acción durante los entrenamientos finales para el Gran Premio de Fórmula 1 de Bahréin en abril de 2015. El piloto finlandés Kimi Räikkönen y su Ferrari durante un cambio de neumáticos en las pruebas de ­invierno en el Circuito de Barcelona-Cataluña en Montmeló, España. Sebastian Vettel celebra su victoria al acercarse al parque cerrado en el Gran Premio de Fórmula 1 de Hungría en Hungaroring, el 26 de julio de 2015 en Budapest. Mario Kuluridis (izquierda), líder de equipo para instalaciones de prueba, y Luca Bacigalupo, ingeniero mecánico, Ferrari.

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