NIVELANDO A ENGENHARIA

Sigma P1

A Sigma nasceu em 2014, da sociedade entre os engenheiros Evandro Flesch e Pedro Fetter. Os dois se conheceram na UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul), onde fizeram parte do time de “fundadores” da equipe de Fórmula SAE da universidade gaúcha.

Kart Indoor da Sigma Kart. Fonte: Sigma Kart [1].

A sociedade começou com a fabricação de chassis e peças para o mercado de Kart Indoor, porém a semente da idéia de fazer um novo protótipo nacional já estava plantada na mente dos engenheiros, que na época também trabalhavam sob tutela de Jorge Martinewski, engenheiro da Motorpower, equipe responsável pela operação do protótipo MRX do Felipe Bertuol, que competia do Endurance RS (campeonato que deu origem ao atual Endurance Brasil).

MRX #44 de Felipe Bertuol. Fonte: Blog do Passatão [2].

Com o ressurgimento das provas de endurance no Brasil, algumas equipes se voltaram para os modelos da categoria FIA GT3, bólidos de competição derivados de superesportivos de marcas como Ferrari, Porsche e Lamborghini, entre outras marcas famosas. Esses carros têm como características a elevada potência e boa confiabilidade, e mesmo mais pesados eram bem mais velozes que a maioria dos protótipos nacionais, que na época consistiam principalmente nos pequenos MRX da Metalmoro, equipados com motores aspirados 2 litros e transeixos Hewland FTR200, originários da Fórmula 3. Apesar de leves e ágeis, esses carros simplesmente não tinham potência suficiente para acompanhar os GTs. Para manter a competitividade nesse cenário, muitas equipes optaram por a utilizar motores turbo, porém isso trouxe novos problemas já que o elevado torque gerado acabava destruindo as transmissões. Para piorar, os transeixos importados com maior capacidade de torque, como os da Stock Car, eram muito mais caros, chegando até a metade do preço de um carro, o que tornava inviável para muitas equipes essa saída.

Porsche 911 GT3 R da Sttutgart Porsche, que estreou em 2017 no Endurance Brasil. Fonte: Endurance Brasil [3].

Nesse ambiente, cresceu na cabeça de Evandro Flesch a idéia de um protótipo sem câmbio, inspirado de certa forma pela Fórmula 1. Muitos vão se lembrar do GP do Brasil de 1993, onde o Senna venceu a prova completando as últimas voltas apenas com a sexta marcha, porém os engenheiros apontam outro gênio das pistas como inspiração, a atuação de Michael Schumacher no GP da Espanha de 1994, quando o futuro heptacampeão conseguiu a segunda posição na prova mesmo com o câmbio preso com apenas a quinta marcha logo no início da corrida. Nessas circunstâncias, o alemão realizou um de seus maiores shows fazendo os pit stops, saindo das chicanes improvisadas com o motor quase apagado e cortando giro no meio das retas (vale lembrar que o GP da Espanha foi a segunda corrida realizada após o trágico GP de San Marino, e a preocupação da FIA com novos acidentes estava no seu auge).

Daí veio a idéia: porque não retirar a caixa de marchas (e todo o custo, peso e complexidade agregados), e desenvolver um motor dimensionado para andar “apenas em quinta”. O projeto foi apresentado a diversos pilotos, e quem comprou a idéia foi o próprio Felipe Bertuol, que junto com Jindra Kraucher fecharam para a fabricação do primeiro carro.

Parte 1 – Chassis

Fechado o acordo para construção do primeiro carro, deu-se início a fase de projeto, conduzido por quatro pessoas: além dos já mencionados Evandro Flesch e Pedro Fetter, se juntaram ao projeto os engenheiros Felipe Lorenzi e Flávio Duarte, também egressos da UFRGS.

O chassis tem construção convencional, com estrutura tubular, e as medidas foram inspiradas pelo regulamento da categoria LMP1, porém aproveitando a maior liberdade técnica do regulamento do campeonato brasileiro. A suspensão é de duplo A atuada por push-rods e rockers, com amortecedores Penske, barras anti-rolagem e terceiro elemento.

A carroceria (cuja aerodinâmica será abordada em um tópico abaixo), emprega fibra de vidro e carbono, resultando em um peso de 940 kg na configuração 2019, resultando em uma boa relação peso-potência de 1,71 kg/HP.

Parte 2 – Powertrain

Para eliminar a necessidade de uma transmissão com várias relações de marchas, o Sigma P1 foi concebido com um powertrain híbrido, composto por um motor Audi ABZ 4.2 V8 com uma turbina BorgWarner EFR. Para trabalhar sem uma transmissão convencional, foi utilizado um set-up onde a turbina “enche” a baixa rotação, liberando a válvula wastegate conforme o giro sobe. Nessa configuração, a potência era uma “mesa” de aproximadamente 500 HP entre 3.700 até mais de 6.500 rpm, transmitida ao diferencial através de uma embreagem dimensionada e um eixo piloto. Um motor elétrico era usado para tirar o carro da inércia, num sistema híbrido de transmissão direta que conceitualmente lembra muito o sistema KDD do Koenigsegg Regera (ainda que a implementação seja completamente diferente).

Instalação do motor Audi V8 + motor elétrico no Sigma P1. Fonte: Blog do Passatão [4].

Nos treinos em Tarumã o protótipo chegou a cravar voltas na casa de 1m02s, porém o conceito acabou abandonado em prol da utilização de uma transmissão Xtrac igual à dos protótipos LMP3, focando os esforços sobre o desenvolvimento do chassi. Nas palavras do próprio Pedro Fetter:

“Atingir esses números e alcançar tempos razoáveis em pista foram relativamente simples, mas a durabilidade do sistema daria mais trabalho. Tínhamos dificuldade em manter a circulação de água e pressão de óleo nos níveis adequados, porque o máximo esforço era em baixa rotação e ambas as bombas eram mecânicas. O acoplamento flexível entre a embreagem e o diferencial durava poucos treinos. Quando reforçamos o acoplamento, a embreagem começou a sofrer. Encontramos uma dificuldade “não-convencional” atrás da outra, e a certa altura tivemos que decidir entre voltar atrás e colocar um câmbio ou investir para resolver tudo. Como o orçamento era limitado e nessa época surgiram os novos trans-eixos Xtrac para os LMP3, acabamos engavetando o projeto de transmissão direta.”

Atualmente os parâmetros de calibração da injeção FuelTech FT600 foram atualizados para aproveitar a transmissão Xtrac 1152, rendendo uma potência máxima de 550 HP.

Parte 3 – Aerodinâmica

Desde o princípio, a aerodinâmica do Sigma foi desenvolvida em CFD, utilizando um servidor dedicado da própria empresa. Para a temporada 2019, a equipe gaúcha revisitou o design, visando melhorar a competividade para a temporada 2019, e entre as principais novidades estão as asas dianteira e traseira, a última com perfil variável e em fibra de carbono.

Adaptado de: Excelsior Pneus [5].

Na dianteira o Sigma lembra muitos os protótipos de Le Mans, mas tal como o AJR, o Sigma se aproveita da liberdade do regulamento para posicionar o piloto no centro do cockpit, com um bico elevado (1) e a nova asa dianteira, que conta com uma elevação na região central (2) para aumentar a quantidade de ar direcionada para o assoalho. Essa asa é de duplo elemento, com um segundo elemento (3) regulável para permitir o ajuste fino do balanço aerodinâmico. Os para-lamas (4) também são reminescentes de um LMP1, e em 2019 receberam um novo conjunto ótico que lembra uma versão estilizada do logo da Sigma. As tubulações para arrefecimento os freios dianteiros não possuem nenhum tipo de carenagem, consistindo de tubos expostos (5), solução comum nos protótipos brasileiros. Outra curiosidade são os prolongamentos dos para-lamas sobre as rodas (6), cuja função não é clara no momento.

Nessa imagem, é possível ver o que parece ser o mecanismo de ajuste do segundo elemento da asa dianteira (7). Fonte: Sigma P1 Engenharia [6].
Adaptado de: Endurance Brasil [3].

O sistema de arrefecimento também foi revisado na versão 2019 do Sigma, com radiadores 60% maiores para garantir o controle de temperatura do motor Audi V8. As entradas de ar do sistema de arrefecimento (8) não podem ser visualizadas pela lateral, e mesmo na vista frontal são de difícil visualização. Diferente dos freios dianteiros, os freios traseiros recebem arrefecimento através de duas entradas integradas ao design dos para-lamas traseiros (9). É interessante notar também que além do novo perfil, a posição da asa traseira ficou bem mais baixa (10), lembrando até mesmo alguns modelos do antigo Grupo C.

Adaptado de: Sigma P1 Engenharia [6].

Nesse ângulo podemos ver que apenas as rodas dianteiras apresentam aberturas, nesse caso na forma de louvres (11), para aumentar o downforce. Diferente de outros protótipos, a entrada de ar para o motor não é feita através de um scoop, tendo ao invés o que lembra um duto NACA (12) para a admissão de ar do turbocompressor. Isso me leva a crer que o projeto foi orientado a reduzir o arrasto aerodinâmico, empregando curvas suaves e o mínimo possível de apêndices, focando em gerar downforce através dos aerofólios e do assoalho do carro.

Fica visível também o recorte na carenagem para dar espaço ao turbo (13), algo que não era presente na versão original sem transmissão. Como podemos ver na imagem abaixo, o turbo teve que ser movido de uma orientação transversal para longitudinal para acomodar a instalação do trans-eixo.

Posição original do turbocompressor na versão 2017 do Sigma P1. Fonte: Blog do Passatão [4].
Note como na versão 2019 o turbocompressor foi realocado para uma posição bem mais alta, devido à transmissão Xtrac. Fonte: Sigma P1 Engenharia [6].
Adaptado de: Sigma P1 Engenharia [6].

Nessa vista podemos ver o generoso difusor traseiro (14). Inicialmente, a asa traseira era convencional, de perfil único com dois elementos, e suportada por dois swan necks centrais, e localizada em posição mais alta (ver imagem abaixo).

A partir de 2019, esse componente foi atualizado, e seguramente é a mais complexa entre os protótipos da temporada 2019 do Endurance Brasil, contando com dois elementos e perfil variável. O elemento inferior possui uma corda bem longa, suportada em quatro pontos: centralmente por dois suportes de alumínio e lateralmente pelos dois generosos endplates. Além disso, a posição baixa e recuada em relação ao difusor traseiro dá a entender essa asa tenha a função de ajudar na extração do difusor, aumentando o downforce total.

Retirado de: Sigma P1 Engenharia [6].

Durante o ano de 2019, o Sigma recebeu diversas atualizações, a começar pela etapa de Interlagos, onde foram adicionados dive planes na dianteira, e um sistema de iluminação LED complementar para provas noturnas, que diferente de outros protótipos, foi completamente integrado ao bico do carro.

Retirado de: Sigma P1 Engenharia [6].

Na etapa seguinte, as 3 Horas de Goiânia, o Sigma recebeu um sistema de asa traseira móvel, seguindo o exemplo da JLM Racing com os AJR. Segundo a própria Sigma, ao ser ativada a asa móvel reduz em 20% o arrasto aerodinâmico, se tornando uma ferramenta muito valiosa em ultrapassagens e ao lidar com o tráfico de retardatários.

Mecanismo de acionamento da asa móvel do Sigma P1. Disponível em: Sigma P1 Engenharia [6].

No vídeo abaixo, do Curva do S, podemos acompahar um on board do Sigma P1, e ver a asa móvel em ação no Autódromo de Goiânia.

Histórico nas competições

Ainda com o conceito híbrido, o Sigma P1 estreou pilotado por Jindra Kraucher e Felipe Bertuol nas 12 Horas de Tarumã de 2017, abandonando a prova com 69 voltas completadas. Depois desse “shakedown”, o time da Sigma continuou a desenvolver o modelo, com vistas a participar da temporada 2018 do Endurance Brasil.  A reestreia (já com o trans-eixo da Xtrac), aconteceu na 3 Horas de Santa Cruz do Sul, quinta etapa do Endurance Brasil 2018, com o 13º posto no treino classificatório, com um tempo de 1:20.977. Apesar de ainda não ter atingido o mesmo ritmo dos ponteiros em voltas de classificação, na prova o desempenho foi bem melhor e a dupla de pilotos conseguiu levar o carro a 6ª posição na categoria P1.

Na temporada 2019, a Sigma se juntou ao campeonato na segunda etapa, disputada no Autódromo Internacional de Ayton Senna, em Goiânia, com a sétima posição na categoria P1, ainda com alguns segundos de defasagem para os ponteiros. Na prova, o ritmo foi melhor quando comparado aos outros P1 e GT3, e em uma prova particularmente difícil para os protótipos conseguiu ser o terceiro P1 com mais voltas completadas. Em Santa Cruz do Sul, a melhor volta de classificação teve um ganho de 2 segundos comparado ao tempo de 2018, numa pista onde nenhum carro conseguiu melhorar significativamente os tempos do ano passado

A partir da etapa de Interlagos, a Sigma mudou de foco, enquadrando o carro no regulamento da categoria P2, já que para acompanhar o ritmo dos AJR seria necessário investir pesado em melhoramentos como freios de carbono e rodas de cubo rápido (o Sigma utiliza rodas de 5 parafusos). Na P2, os pilotos Jindra Kraucher, Felipe Bertuol (Interlagos) e Aldo Piedade Jr (demais etapas) passaram a determinar o ritmo da categoria, com 3 pole positions em 4 provas (na última etapa um problema impediu que a equipe participasse do treino classificatório), e 2 segundos lugares e 2 vitórias, garantindo o vice campeonato da P2 para Jindra Kraucher.

Vale destacar ainda o excelente desempenho nas 6 Horas de Curitiba, onde, com um set up mais agressivo o Sigma conseguiu ir para cima dos AJR, e completou a prova na sétima posição geral, como o protótipo mais bem colocado, à frente dos AJR e Ginetta da P1.

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Fontes:

Sigma Kart: disponível em: http://www.sigmakart.com.br/index.html.

Sigma P1 Engenharia. Disponível em: https://www.facebook.com/sigmap1/.

Sigma P1 fez sua estréia oficial nas 12 Horas de Tarumã! Conheça a barata. Disponível em: http://www.blogdopassatao.com/2017/12/sigma-p1-fez-sua-estreia-oficial-nas-12.html.

Imagens:

[1]: Retirado de: Sigma Kart: disponível em: http://www.sigmakart.com.br/index.html.

[2]: Retirado de: Piloto gaúcho Felipe Bertuol participará do Brasileiro de Endurance a bordo do MRX #80. Disponível em: http://www.blogdopassatao.com/2013/07/piloto-gaucho-felipe-bertuol.html.

[3]: Retirado de: Galeria de Imagens. Disponível em: http://www.imperioendurancebrasil.com/imagens.html.

[4]: Retirado de: Sigma P1 fez sua estréia oficial nas 12 Horas de Tarumã! Conheça a barata. Disponível em: http://www.blogdopassatao.com/2017/12/sigma-p1-fez-sua-estreia-oficial-nas-12.html.

[5]: Adaptado de: Excelsior Pneus. Disponível em: https://www.facebook.com/excelsior.pneus/photos/bc.AboP9tyHLOUdiUoBaTMHzX24gO51N5HRD2fLUc3Ru2TRQ4bVU0_mC11-J80rH-DelFJppod4Vm4ch1zsJzpnNytAQ7HdfXLoVQ6-wLfgWN2plC9iofeLkuLmfIVmOuDjCZUuPHY9lKdlHu7JIjmx-fKM/2069874463119740/?type=1&opaqueCursor=Abq8ScOqlTGRDxGmLHD5vWhpZCI56WWOOBSlE7M_xOi-gSJNoJi5hcUuBbET1RUETTBWiECFEDDzWua-qhV63_4sotXB6Wmx4ludg0N06D80KmG4LYN8z46u8Y3sg0MqOUaPFFZ3WiwPGthvG5tg179qr04l2x87ufItPFpA0JNAlpNSLCQbcaFcuD_PXLB6K_QYr-ijdwlG9D9R6nEn33zZQgENbtHv1YOSojN26vRXFHdJfj1bd2w_-v2PzpkxMrCK3YPcCBFjzY2fTypXtgozMsSzWImPxqxbgGA0SWoC0snVKpLrDZDer_IrSwF95z4CB5WWPIkkhITVI3TT-Z_1Msr_Q8xjhHkzrXpF-aCHu8Att162qCJoih9mM2kQi9a0fhQSTq6aEJb1rQWahbf-hclmW6RRKvXgSAO__oJJzrpQnMskOKchKeZo5l6nF0N5avbu5YKUPmiirkWcA2E277989LXYqSkak1CIigB-R3FA3Jfvowh_hM4jwyFNX8KQWvunxkAghw0kOxvIChXh&theater

[6]: Adaptado de: Sigma P1 Engenharia. Disponível em: https://www.facebook.com/sigmap1/.

Agradecimentos:

Destino um agradecimento especial ao engenheiro Pedro Fetter e à Sigma P1 Engenharia pela pronta resposta ao meu contato e pelas informações disponibilizadas que certamente enriqueceram muito essa postagem.

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