30 de Noviembre 2020

SF90 Spider, el súpercar descapotable de serie más potente

El Ferrari SF90 Spider, el primer Spider PHEV de serie del Cavallino Rampante, se erige como el nuevo referente por prestaciones e innovación tanto dentro de la gama Ferrari como en su categoría dentro del sector del automóvil. El vehículo hereda del SF90 Stradale su configuración de supercar de serie extremo y su rendimiento récord, logrando incrementar el placer de conducción y la facilidad de uso gracias a la última versión del techo rígido plegable (RHT – Retractable Hard Top). El SF90 Spider es, por tanto, el coche ideal para todos aquellos que buscan el más alto nivel de tecnología Ferrari sin sacrificar la versatilidad y la emoción de la conducción a cielo abierto garantizada por la arquitectura RHT.

El Ferrari SF90 Spider equipa un techo rígido retráctil RHT (Retractable Hard Top), solución que permite un excelente aislamiento térmico y acústico en la configuración cerrada, la ausencia de deformaciones a altas velocidades y la máxima habitabilidad gracias a su doble curvatura. El techo se abre y se cierra en tan solo 14 segundos, incluso con el coche en marcha, gracias a su sistema compacto, sencillo y liviano. La clave del éxito del techo rígido retráctil (RHT) Ferrari, inicialmente presentado en 2011 con el 458 Spider y en constante evolución desde entonces, fue la elevación de la línea de separación entre la carrocería y el techo. El volumen ocupado por este último se limita así a sólo 100 litros en comparación con el tradicional 150-200. El uso de aluminio ha permitido un ahorro de unos 40 kg en comparación con las soluciones tradicionales de techo duro. La luneta trasera de cristal regulable en altura eléctricamente también garantiza un confort óptimo de uso a cielo abierto, incluso a altas velocidades.

Del mismo modo que en el SF90 Stradale, también se ofrece una configuración adicional disponible bajo demanda para aquellos que deseen llevar su carácter Racing al extremo. La configuración Assetto Fiorano se diferencia de la estándar por una serie de opcionales exclusivos, que incluyen amortiguadores Multimatic, fruto de la experiencia del Cavallino Rampante en competiciones GT, con ajuste optimizado para su uso en pista. También incluye el uso de materiales de alto rendimiento (como fibra de carbono y titanio) que aligeran el automóvil en 21 kg, junto con un alerón trasero en fibra de carbono. Además, monta los neumáticos Michelin Pilot Sport Cup 2 aprobados para su uso en carretera y diseñados para mejorar el rendimiento en pista en condiciones de asfalto seco, con un compuesto más blando y menos ranuras. Finalmente, su diseño exclusivo de dos tonos (opcional) acentúa aún más la vocación racing del automóvil.

 

 

POTENCIA

Por primera vez en un Ferrari Spider de serie, el SF90 Spider ofrece una arquitectura híbrida enchufable en la que el motor de combustión interna está integrado con dos motores eléctricos en la parte delantera, que componen el sistema RAC-e (Electric Curve Trim Regulator), y uno en la parte trasera, derivado de la experiencia adquirida por el Cavallino Rampante en la Fórmula 1 y que hereda su nombre, el MGUK (Motor Generator Unit, Kinetic). La combinación entre el motor de combustión interna y los motores eléctricos permite alcanzar una potencia máxima de 1.000 CV, lo que sitúa al SF90 Spider en lo más alto no solo de la gama de Maranello, sino de toda su categoría.

La arquitectura del tren motriz está compuesta por un motor V8 turbo de combustión interna, por la caja de cambios DCT de 8 velocidades con Ediff, por el eje delantero eléctrico RAC-e equipado con dos motores eléctricos independientes que también realiza la función de propulsión exclusiva en modo eléctrico, y por el motor eléctrico MGUK ubicado entre motor y caja de cambios, con batería de alto voltaje y electrónica de potencia (inverter) para la gestión de los motores eléctricos.

Gracias a sus 780 CV (su potencia específica de 195 CV/l), el motor térmico del SF90 Spider supera en 60 CV a cualquier otro V8 turbo fabricado por Ferrari. Para lograr este resultado, los técnicos de Maranello se centraron en rediseñar el sistema de admisión y escape. Para mejorar la dinámica de fluidos interna, todos los conductos se alinearon casi horizontalmente a la altura de los cabezales del motor. También se ha bajado la unidad del turbocompresor y elevado la línea de escape. Esta racionalización ha llevado, entre otras cosas, a la reducción del centro de gravedad y la contención del peso total, gracias también al uso de Inconel® en el tubo de escape.

La nueva caja de cambios con arquitectura de doble embrague en baño de aceite, lanzada en el SF90 Stradale, tiene 8 marchas. La optimización del diseño, debido a la adopción de un cárter seco y a la compactación de la unidad de embrague en un 20% en comparación con la caja de cambios de 7 velocidades, ha permitido reducir la altura de su instalación en el automóvil en 15 mm con una disminución relativa del centro de gravedad mecánico. A pesar de la relación adicional y el límite de par máximo de 900 Nm (un 20% más que el de 7 velocidades), fue posible reducir el peso en 10 kg en comparación con la caja de cambios de 7 velocidades. El embrague mejora el rendimiento en un 35% en comparación con la aplicación anterior y transmite pares de cambio dinámicos máximos de 1.200 Nm. Gracias al sistema hidráulico de nueva generación, los tiempos de llenado del embrague se reducen en un 30% y los tiempos de cambio totales son apenas 200 ms, un 30% menos.

A la hora de rediseñar el sistema de escape, se puso especial atención al sonido del motor, uno de los máximos placeres que cualquier Ferrari brinda a la hora de conducirlo. Esto se logró gracias a la introducción del sistema “hot tube” que permite una mejor transferencia de sonido en el interior del habitáculo, y que ha hecho posible ampliar el rango de frecuencias y órdenes del motor, mejorando la calidad e intensidad del sonido a bordo al aumentar las revoluciones por minuto respecto a los anteriores V8 Ferrari.

El flujo de energía del sistema híbrido del SF90 Spider se puede dividir en dos áreas principales:

  1. Entrega de potencia, en función de la presión del pedal acelerador por parte del piloto. La entrega es procesada por los sistemas de control del motor y de control híbrido, y es monitorizada constantemente por los sistemas de control electrónico. Sus modalidades se pueden dividir en:
  • Modo eléctrico, confiado solo al eje delantero (modo FWD)
  • Modo híbrido, confiado al motor térmico y MGUK (configuración RWD)
  • Modo híbrido 4WD, en la que el controlador activa el eje delantero eléctrico a demanda para la tracción en las curvas y la recuperación de energía durante el frenado
  1. Recuperación de energía (carga de la batería), gestionada en su totalidad por el sistema híbrido mediante tres estrategias:
  • Frenada regenerativa, disponible en ambos ejes en condiciones de frenado estándar y en presencia del ABS
  • Recuperación por liberación (sobre frenado), en ambos ejes en condiciones de liberación del pedal del acelerador, gestionada de forma independiente en las ruedas delanteras
  • Recarga de la batería mediante la gestión del punto de funcionamiento del motor térmico y del motor eléctrico trasero (MGUK)

En condiciones normales de frenado, se da prioridad a la recuperación de energía mediante el uso de motores eléctricos, y el sistema de frenado hidráulico interviene para apoyar al eléctrico en caso de una desaceleración brusca. A altas velocidades (y marchas altas) la contribución conjunta de los motores eléctricos, en condiciones de alto agarre, contribuye a la reducción de los tiempos de respuesta del motor térmico, mejorando así significativamente la aceleración longitudinal y, en consecuencia, el rendimiento general del automóvil.

Dado el papel fundamental de la gestión del sistema híbrido en la experiencia de conducción del Ferrari SF90 Spider, el tradicional Manettino está flanqueado por un selector para la gestión de los flujos de energía denominado eManettino, que los gestiona desde y hacia la batería y ruedas (tracción). Existen cuatro modos seleccionables:

  • eDrive: el motor térmico está apagado y la tracción se confía al eje delantero eléctrico. En este modo es posible recorrer hasta 25 km de autonomía con la batería completamente cargada (7,9 kWh), lo que es ideal para conducción urbana o situaciones en las que el rugido del Ferrari V8 puede ser un problema. El limitador de velocidad a 135 km/h permite un uso completo del vehículo incluso en rutas extra urbanas.
  • Hybrid: esto modo está orientado a optimizar la eficiencia del sistema. Es el sistema de control el que decide de forma autónoma si encender o apagar el motor térmico, el cual si se enciende puede trabajar a máxima potencia asegurando un alto rendimiento. La potencia de los motores eléctricos está limitada para reducir el consumo de batería.
  • Performance: el motor térmico se mantiene siempre encendido priorizándose el mantenimiento de la carga de la batería sobre la eficiencia, a fin de garantizar la plena disponibilidad de energía. También en este caso, la energía eléctrica está limitada para reducir el consumo de batería. Este modo es ideal para cualquier situación en la que se busque la diversión al volante
  • Qualify: permite alcanzar la potencia máxima de 1.000 CV del sistema, ya que los motores eléctricos también pueden funcionar en su máxima potencia. El sistema de control favorece la obtención del máximo rendimiento frente al mantenimiento de la carga de la batería

 

DINÁMICA DEL VEHÍCULO

Para aprovechar al máximo las capacidades del sistema de propulsión del SF90 Spider, los técnicos han desarrollado un sistema de dinámica del vehículo capaz de garantizar mejoras no solo en términos de rendimiento puro o tiempo de vuelta, sino también en su usabilidad total y diversión de manejo para los conductores de cualquier nivel. La arquitectura híbrida requería una integración precisa entre los numerosos sistemas de control presentes en el automóvil, incluidos los relacionados con el sistema eléctrico de alto voltaje (batería, RAC-e, MGUK, inversor), los del tren motriz y los controles electrónicos del vehículo (tracción, frenado, vectorización de par).

Todos estos sistemas se han englobado en un único sistema de control de la dinámica del vehículo denominado eSSC (Electronic Side Slip Control), cuyas principales innovaciones se pueden resumir en tres estrategias innovadoras para ajustar y distribuir dinámicamente el par de tracción y frenado en las ruedas:

  • Electronic Traction Control (eTC): gestiona y optimiza la disponibilidad del par de conducción distribuyéndolo en las ruedas individuales de acuerdo con las condiciones de conducción
  • Torque Vectoring (Vectorización de par): gestiona la tracción eléctrica en las curvas en la rueda exterior e interior del eje delantero, para maximizar la tracción en la salida y facilitar la conducción en el límite.
  • Control brake-by-wire con ABS/EBD (Control de freno por cable con ABS/EBD): reparte el par de frenado entre el sistema hidráulico y los motores eléctricos, lo que permite la recuperación regenerativa al frenar, mejorando el rendimiento y la sensación

La implantación de la arquitectura híbrida también supuso un reto desde el punto de vista de la gestión del peso. Aunque los 270 kg adicionales del sistema híbrido fueron ampliamente compensados por el excedente de potencia entregado (220 CV, con una relación peso/potencia del sistema de 1,23 kg/CV), fue necesaria una gran optimización y aligeramiento del vehículo para reducir su peso a 1.670 kg y así garantizar una relación récord peso/potencia de 1,67 kg/CV. La sensación de peso durante la conducción se ve mitigada aún más por el eje delantero eléctrico RAC-e que, al mejorar en gran medida la tracción y la estabilidad en las curvas, permite llegar al límite y proporciona un aligeramiento equivalente y cuantificable en unos 200 kg.

El chasis ha sido completamente rediseñado para resistir las tensiones derivadas de la nueva unidad de potencia y la introducción de la tracción total. Gracias a la introducción de tecnologías y contenidos innovadores, como el mamparo entre la cabina y el motor completamente en carbono, la rigidez torsional del chasis del Ferrari SF90 Spider se incrementa en un 30% respecto a las plataformas anteriores sin penalizar el peso, aprovechando al máximo las cualidades dinámicas del coche.

AERODINAMICA

Así como el SF90 Stradale ha sabido redefinir el nivel de prestaciones aerodinámicas de la gama Ferrari, el SF90 Spider ha logrado llevar el límite aún más lejos. Los principales objetivos de desarrollo aerodinámico fueron el mantenimiento, con el techo cerrado, del nivel de rendimiento aerodinámico del SF90 Stradale. En paralelo se ha conseguido reducir las turbulencias y ruido aerodinámico con el techo abierto, y la optimización de los flujos en el compartimento del motor.

La sinergia entre el departamento de Aerodinámica y el Centro Stile ha hecho posible alcanzar valores de carga y eficiencia en la cúspide de su categoría, utilizando soluciones innovadoras al más puro estilo Ferrari, es decir, buscando la mejor expresión de deportividad en sus formas esculpidas. Las novedades principales en cuanto a diseño aerodinámico del SF90 Spider incluyen el shut-off Gurney o sistema activo patentado que varía la carga vertical en la parte trasera, los generadores de vórtice en la parte inferior delantera y las nuevas llantas forjadas con perfil aerodinámico y geometría soplada. Los resultados en términos de rendimiento son impresionantes, ya que la carga vertical generada en las curvas a 250 km/h es de 390 kg en su acabado especial Assetto Fiorano.

Para permitir al conductor del SF90 Spider utilizar sus 1.000 CV de forma eficiente y sin comprometer los coeficientes aerodinámicos, era fundamental centrar la atención en la gestión de los flujos de aire caliente procedentes del motor, caja de cambios, turbocompresores, paquete de baterías, motores eléctricos, inversor, sistema de carga y, por supuesto, frenos.

En el compartimento del motor, por ejemplo, hay elementos térmicos que desarrollan temperaturas cercanas a los 900 °C y componentes electrónicos con especificaciones térmicas muy estrictas. La presencia del tanque de la carcasa del capó cambia drásticamente la gestión de los flujos de calor en el compartimiento del motor, siendo importante que el flujo de calor dirigido hacia arriba se evacue correctamente y que el camino seguido por los flujos de calor no interfiera con los componentes del circuito de electrónica de potencia.

Dado que la presencia del tanque de la carcasa del capó inhibe la funcionalidad de las rejillas de ventilación ubicadas inmediatamente detrás del techo del SF90 Stradale, la ventana trasera del SF90 Spider está equipada con rendijas transversales cuidadosamente dimensionadas que realizan la función de chimenea sin interferir con la aerodinámica del automóvil a altas velocidades.

El motor térmico y la caja de cambios se enfrían mediante dos radiadores colocados delante de las ruedas delanteras. El flujo de aire caliente que sale de ellos se dirige a las áreas laterales del fondo en lugar de a los lados, lo que permite un mejor control de la temperatura del flujo de aire que entra por las tomas de aire por delante de las ruedas traseras, lo que aumenta la eficiencia de los intercoolers. Los coches eléctricos y los inversores, en cambio, se enfrían mediante un circuito independiente cuyo radiador está situado en la parte delantera y se alimenta mediante un enchufe en el centro del parachoques delantero.

El circuito de refrigeración del sistema de frenos se ha revisado para cumplir con los requisitos de rendimiento del SF90 Spider. Para la parte delantera, se desarrolló una pinza de freno con apéndice aerodinámico integrado que es capaz de distribuir eficientemente el flujo de alto contenido de energía en las pastillas y el disco desde una entrada de aire específica situada en el parachoques delantero, inmediatamente debajo del faro. Los frenos traseros están ventilados por dos tomas de aire en los bajos cerca de las ruedas traseras.

El nivel de carga aerodinámica del SF90 Spider está regulado en gran medida por el sistema activo patentado colocado en la cola denominado shut-off Gurney. Este sistema fue concebido para garantizar el mismo rendimiento que en el del SF90 Stradale, trabajando en volúmenes y superficies del techo para gestionar la dirección del flujo aerodinámico dirigido a la parte trasera del coche. El shut-off Gurney consta de un perfil fijo en la parte trasera y un perfil en forma de cuña móvil en la parte delantera. El sistema está controlado por un sofisticado sistema de control que, al monitorear parámetros como la velocidad, las aceleraciones del ángulo del volante y la presión sobre el pedal del freno cientos de veces por segundo, identifica las condiciones dinámicas en las que una mayor carga aerodinámica es requerida activando el sistema como respuesta. Puede asumir dos configuraciones:

  • Low Drag (Baja resistencia): los dos elementos están alineados, suspendidos en el capó. La cuña móvil forma un carenado aerodinámico perfecto para el elemento fijo, dejando que el aire fluya por encima y por debajo del shut-off Gurney, convertido en casi invisible para el flujo.
  • High Downforce (Alta Carga aerodinámica): el elemento móvil baja y cierra la abertura inferior que permite el paso del aire. Las secciones móviles y fijas constituyen un perfil aerodinámico capaz de desviar el flujo y generar una cantidad significativa de sobrecarga vertical

La carga trasera se equilibra en la parte delantera mediante un sistema de generadores de vórtice en forma de sable. La aportación de esta solución se ha llevado al extremo en el Ferrari SF90 Spider, donde el marco frontal se eleva 15 mm con respecto al plano del marco central en estos dispositivos, permitiendo un mayor flujo de aire hacia ellos y un incremento de su efecto. La parte inferior del SF90 Spider es, por tanto, la más deportiva jamás realizada por la empresa de Maranello. Los difusores colocados delante de las ruedas delanteras y la forma del capó también contribuyen a generar carga vertical en el eje delantero.

Se desarrolló todo un estudio aerodinámico específico centrado en la geometría de las llantas forjadas, cuya tecnología de construcción permite una mayor libertad en la búsqueda de soluciones aerodinámicas. En su parte externa se encuentran elementos igualmente espaciados entre los radios y modelados como perfiles de ala, cuya geometría permite que la llanta funcione como la hélice de un impulsor, aumentando la extracción de aire del compartimento de la rueda y creando un efecto extractivo que beneficia también el flujo que pasa por los difusores frontales. Además, el sistema alinea el flujo de salida de la llanta con el que fluye por los lados, reduciendo las desviaciones dadas por el flujo de aire de salida en la dirección transversal al movimiento y disminuyendo así el Cx del automóvil.

En el habitáculo del SF90 Spider hay dos elementos aerodinámicos específicos que garantizan un excelente nivel de protección aerodinámica de los ocupantes con el techo abierto. El primero es el soplo del remate detrás de la cabeza del conductor y pasajero, mientras que el segundo corresponde a la doble capa que caracteriza la cubierta de la parte superior del túnel. Estas soluciones, prácticamente neutrales en términos de mayor resistencia, garantizan un confort en línea con el de otros Spider Ferrari con motor central trasero.