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¿Por qué los nuevos motores de la Fórmula 1 serán tan impresionantes?

Aquellos que ansiábamos una Fórmula 1 que siguiera siendo la punta de la lanza de la tecnología del automóvil, ejemplo de transferencia entre competición y calle y la verdadera antesala de muchas otras tecnologías que con el tiempo equiparemos en nuestros coches, podemos estar de enhorabuena. 2014 supondrá el regreso a los motores turbo, que por si no fuera poco estarán acompañados de todo un despliegue de sistemas para lograr el objetivo de ser tan potentes como hasta ahora, mucho más ahorradores y, por supuesto, duraderos.

Sería utópico pensar en una Fórmula 1 de tecnología ilimitada, por las desigualdades que podrían generarse entre los equipos y porque los monoplazas serían tan rápidos que habría un serio problema para la seguridad. Por esa misma razón el salto tecnológico que se ha dado en la ingeniería de los motores está subordinado al ahorro de combustible y por lo tanto a salvaguardar una eficiencia energética que, por qué no decirlo, también se vende bien a los patrocinadores.

En cualquier caso y tal y como nos cuenta ya Renault al hablar del nuevo Energy F1 V6, los nuevos motores serán más pequeños y ahorradores, pero su potencia no se verá alterada. ¿Cómo lo habrían conseguido?

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¿Cuánto consumirán los monoplazas este año?Dependerá en gran medida del circuito y el uso que se haga de la energía, pero generalmente no superarán cifras de entre 30 y 40 kilogramos de combustible a los 100 kilómetros.

Con inyección directa, turbos, sistemas de recuperación de energia, baterías, avanzadas centralitas electrónicas, podríamos imaginarnos que el bloque del motor es la pieza más sencilla de todo este complicado engranaje. Nada más lejos de la realidad. El Renault Energy F1 V6, como el resto de mecánicas de este año, contará con un motor de combustión que está compuesto por dos bancadas de tres cilindros, que desplazan 1.6 litros y desarrollan 600 CV de potencia – sin contar hibridación.

La máxima velocidad de giro del motor será de 15.000 rpm, el turbo rotará a 100.000 rpm y la cámara de combustión tendrá que soportar presiones de hasta 200 bares. Ahora pensemos en lo importante que será la fiabilidad. En un calendario compuesto por 19 grandes premios, cada piloto podrá utilizar un máximo de cinco motores.

Y eso no es todo. La FIA ha limitado el consumo de combustible a 100 kilogramos por carrera (un 35% menos que en 2012) y obliga a que en cada vuelta se ponga en funcionamiento algún sistema de recuperación de energía. Lo que nos lleva al siguiente punto, ¿en qué consiste la hibridación de estos motores?

Un turbocompresor eléctrico para optimizar la transferencia energética

El MGU-H conectado al turbocompresor, no solo recuperará energía de la turbina, sino que también hará las veces de sistema antilag.

En esa enorme “estufa” que es el motor de un monoplaza de Fórmula 1, Renault pensó que esa energía disipada también podría recuperarse de alguna forma. Para ello, el turbo del Renault Energy F1 V6 trabajará solidario al MGU-H, un generador que transformará la energía cinética de la turbina, a su vez generada por los gases de escape, para volverla a convertir energía cinética que genere potencia para el coche o simplemente almacenarla y utilizarla más tarde. Este generador también ayuda a limitar la velocidad del turbo y puede invertir su uso, para acelerarlo y eliminar el lag del turbo.

Pensando de nuevo en los coches de calle, en los últimos años hemos visto como la tendencia general iba dirigida a sobrealimentar los motores atmosféricos y una vez sobrealimentados, aumentar la presión del turbo o añadir turbos secuenciales para mejorar el rendimiento del motor. Probablemente, en ese panorama, uno de los avances más importantes estaría en la generalización de turbocompresores eléctricos como los que este año veremos en la Fórmula 1.

Al ser tan complejo, las penalizaciones no se llevarán a cabo cuando se sustituya el quinto motor completo, sino cada uno de los sistemas independientes que lo conforman.

Como curiosidad, el motor tendrá un tratamiento independiente del turbo, la batería y los sistemas de recuperación de energía (MGU-K y MGU-H) y la centralita electrónica. Por lo tanto, la sustitución de uno de los componentes no implica la sustitución del motor completo y los equipos también podrán jugar con la durabilidad y el uso que se hará en los diferentes circuitos de cada componente

Por ejemplo, el equipo podrá decidir con inteligencia estrenar motor en Monza y utilizar unas baterías antiguas. Y hacer lo contrario en Mónaco y en Budapest, es decir, estrenar baterías y utilizar un motor de combustión antiguo, puesto que estos dos circuitos serán críticos para los sistemas de recuperación energética.

En el momento en que un piloto tenga que recurrir a una sexta pieza de las anteriormente mencionadas, sufrirá una penalización de 10 puestos en la parrilla de salida de la siguiente carrera. Cada sexta pieza, de las restantes, también le supondrá una penalización en la siguiente carrera, pero en este caso de solo 5 puestos. Si algún pieza es especialmente problemática y el piloto tiene que recurrir a una séptima, de nuevo habrá una penalización de 10 puestos y otros 5 para las séptimas piezas restantes. Y mucho ojo, porque si la máxima sanción no pudiera ser aplicable en un Gran Premio (por no haber más plazas disponibles en la línea de salida), se acumularán para el siguiente…

El MGU-K es la segunda unidad de recuperación de energía, conectada directamente al cigüeñal. En las frenadas, este generador comenzará a recuperar energía, aumentará la retención mecánica y alimentará las baterías del monoplaza. El MGU-K también será el encargado de tomar toda la energía que se ha ido acumulando y liberarla como motor aumentando la potencia en las aceleraciones. Esa potencia estará limitada por normativa a 120 kW (160 CV) y gracias a ella los nuevos monoplazas alcanzarán una potencia máxima en torno a 760 CV.

Entre los sistemas de recuperación de energía y el almacenamiento energético, también debe existir un transformador que convierta la electricidad alterna en continua. Además y aunque resulte obvio, tras este despliegue de sistemas y flujos energéticos existirá una gestión electrónica muy avanzada y precisa basada en modelos matemáticos.

El objetivo de la mecánica de un monoplaza será optimizar hasta la última gota de combustible manteniendo un flujo energético, óptimo, inteligente y constante entre los diferentes componentes.

Los equipos han tenido que enfrentarse a las interferencias electromagnéticas que provocan los sistemas de almacenamiento energético.

Cuando hablamos de baterías, evidentemente no nos estamos refiriendo al bulto pesado que equipan todos nuestros coches para el arranque, o a los packs de ión de litio de los híbridos, sino a condensadores relativamente compactos (con un peso mínimo de 20 kilogramos) capaces de almacenar y liberar mucha energía en muy poco tiempo.

Según Renault, uno de los problemas con los que se encontraron durante el desarrollo fue precisamente el de las fuerzas electromagnéticas que se generaban en la unidad de almacenamiento energético. Tan altas que podían alterar las mediciones de los sensores del monoplaza.

¿Cómo se adaptarán los pilotos a esta nueva tecnología?

Y ahora probablemente te estarás preguntando cuál será la labor del piloto en todo este sofisticado engranaje. Para empezar, el funcionamiento de la mecánica será completamente transparente para el piloto, que únicamente tendrá que centrar sus esfuerzos en conducir y hacerlo lo mejor posible, pero sí que existirán modos de conducción que alterarán el comportamiento de la centralita y un modo específico que entregue toda la potencia en un momento oportuno, por ejemplo para realizar un adelantamiento.

También será posible hacer una vuelta o incluso más, aprovechando toda la potencia posible del motor y las baterías, pero evidentemente esa energía no será infinita. De hecho Renault advierte que los pilotos tendrán que adaptarse a un nuevo tacto de la frenada y el acelerador y a que pisar a fondo este último no signifique tener toda la potencia disponible a golpe de pie derecho, puesto que esta seguirá estando gobernada y limitada por la centralita y la energía acumulada en la batería.

La estrategia de carrera será mucho más rica y variada en esta nueva temporada, puesto que los pilotos no solo correrán contra el crono sino también hacia una mejor gestión de la energía. Cada circuito exigirá unos modos de conducción específicos que dependerán del porcentaje de tramos existentes con acelerador a fondo, la velocidad media en curva y la configuración aerodinámica del monoplaza.

En cualquier caso, en clasificación, aunque los monoplazas seguirán teniendo un límite de consumo de 100 kilogramos/hora, este será irrelevante por la duración de las sesiones. Es decir, que un piloto podrá utilizar toda la potencia de su coche en clasificación, con la salvedad de que esta no estará siempre disponible para su uso y disfrute y que difícilmente podrá realizar dos vueltas a tope para lograr la pole position.

Es decir, que el piloto tendrá que decidir cuando realizar una vuelta de recuperación de energía y así cargar las “pilas” para tirarse a fuego a por su mejor tiempo.

En fin. ¿Quién más está deseando tanto como yo que empiece la próxima temporada?

Fuente: Renault En Diariomotor: Todos los detalles de cómo Renault hibridará la Formula 1