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

 |  @davidvillarreal  | 

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?

¿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

Lee a continuación: Fórmula 1 2014. El consumo no va a ser el enemigo

  • Naves

    Espectacular reportaje, si señor.

  • Ruben

    Reportaje completo y espectacular. Felicidades, un trabajo impecable. Espero que todos estos datos nos traigan realmente una temporada asombrosa y no otro monopolio Red Bull.

  • MrBokras

    Comparto la opinión de los compañeros. Muy buen reportaje y muy interesante! Con muchas ganas de que empiece ya el campeonato de F1. :)

  • Antonio Pérez

    Muy buen resumen. Es muy difícil explicar la complejidad de la nueva normativa de forma directa y sencilla, y la verdad es que está muy bien construido.

    Un punto muy a tener en cuenta es la refrigeración de todo el cacharro, a la necesidad de disipar una cantidad inmensa de calor del motor V6 como siempre se hizo, se añade la presencia del intercooler, y aún más de todos los sistemas de recuperación de energía y baterías. Una barbaridad, que además se ve limitada ya que el intercooler copará uno de los lados completos del monoplaza, dejando sólo uno para el radiador del motor, y el ingenio de los diseñadores para refrigerar el resto.

    Por eso, en mi opinión, la “doble toma” de aire de la zona superior del Force India que se vio esta mañana. A ver cómo lo acaban resolviendo el resto de los equipos.

    Yo también soy de la opinión de que no se va a llegar a trabajar en regímenes de carrera hasta el límite de las 15000 RPM, más bien entre el límite inferior marcado por la FIA de 10500 RPM y unas 13000. Pero esto va a depender tanto de la relación de marchas escogida a principio de año… el rango usable variará de una carrera a otra, sin duda.

    Y ya sólo por decir, el MGUH no sólo lo va a usar Renault, viene “impuesto” de la normativa de la FIA, que al centrar el artículo en ese motor parece dar a entender lo contrario. Lo que sí es nuevo, o por lo menos yo no lo había leído antes, es que vaya a trabajar solidario al eje del turbo: en la normativa se especifica que puede ir embragado si así se quisiera. Supongo que en la línea que se hablaba de eliminar cualquier tipo de sistema de waste gate o blow-off.

    • Cierto Antonio. Me anoto la tarea de que veamos en las próximas semanas las diferencias entre los diferentes motores que habrá en la Fórmula 1 este año.

  • xingular

    Buen artículo.

  • Sergio Rincón

    Genial artículo, le desmenuzaron todo lo posible a la información existente; muy interesante el planteamiento del sistema motriz (hay que entender que ésto ya no es sólo un motor).
    De veras que va a suponer un reto a los pilotos, el adaptarse a las características de conducción de los nuevos monoplazas. Esperamos con ansias la nueva temporada de F1.

  • Dani

    Agradecido por la información. Me apunto tu nombre David.

  • Henry Turon Segui

    Muy buen artículo pero NO COICIDO PARA NADA en que estos motores sean tan impresionantes, incluso si se llegara a crear un motor de F1 ATMOSFÉRICO de 1 litro de cilindrada con 1.000 cv de potencia tampoco sería nada impresionante, al menos para mí.
    Impresionante volvería a ser una utópica F1 con motores de mas de 1.000 cv ya sean atmosféricos o turbo con aerodinámica variable (como la del pagani huayra) con piezas que variasen su forma o usando flaps inteligentes o deformándose ciertas piezas debido a la resistencia del viento a altas velocidades permitiendo un mejor agarre y aerodinámica pero viendo “esto” que hoy en día llaman F1 (que no es mas que una formula indy descafeinada) apaga y vámonos………..

    La F1 ya murió hace tiempo al igual que el mundial de rallyes, hoy en día solo se salva la DTM y el Super GT de turismos japoneses donde allí si que hay espectáculo por un tubo, en la F1 solo hay polémicas absurdas, restricciones, prohibiciones y demás “mariconadas” manipuladas por la maFIA y el payaso de Ecclestone, vamos que los coches estan demasiado “capados”.

    He dicho.

    • Touché!

      Yo también siento cierta decepción al ver que en aerodinámica – no porque sean mejores sino porque utilizan sistemas más sofisticados – muchos deportivos de calle vayan por delante de la Fórmula 1. La verdad es que sería impresionante que se permitiese la aerodinámica activa, aquellas turbinas de los Brabham para aumentar el efecto suelo, alerones retráctiles que oscilen en recta para alcanzar la máxima punta y añadan downforce al llegar a la curva.

      Pero probablemente eso acabaría desembocando en nuevos problemas para la seguridad. Los F1 ya son muy rápidos en curva, pero con esas soluciones lo serían aún más y en rectas largas alcanzarían puntas brutales.

      Lo más parecido que se ha hecho en los últimos años ha sido el DRS.

      • xingular

        Sería los rallies en un circuito. Si ya el DRS me parece una chapuza, con esto sería el trenecito.

    • xupxup

      Si los catalanes tuvieran un piloto puntero que no sea el “malogrado” d.j.Jaime Al., estarían entusiasmados con la F1, pero como nuestro campeón es español, lo entiendo que no muestres alegría.

      • Henry Turon Segui

        Eso no tiene nada que ver en mi caso, Alonso es el mejor piloto de la parrilla de la F1, lo malo es que no tiene un coche tan competitivo como los Red Bull pero bueno eso ya le va bien a Ferrari para que se pongan las pilas y no se monopolize la F1 otra vez y tambien para que no se les suban los humos a los italianos de Ferrari.

  • Alberto Piqueras Ramos

    Caramba cuanta tecnología nos embutiste de golpe, como niños pequeños que no quieren comer.

    Excelente información de tu parte, ahora de la nuestra está el de no olvidarla y de paso aprenderla muy en detalle.

    Muy buen informe, para coleccionar; felicitaciones.

  • Armandre

    Que completo gracias!

  • Borja López

    El límite de combustible es 100L/carrera, no de 100L/hora,no?

    • 100 kg/carrera de límite y flujo de inyección inferior a 100 kg/hora. Evidentemente, no irán toda la carrera a todo gas, de ahí que tenga que existir una gestión energética eficiente.

      • Borja López

        Quería decir Kg en lugar de L, pero ya queda entendido, gracias.

  • Jazvi

    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,

    La punta de la lanza de la tecnología del automóvil, son los LMP1. Con sistemas híbridos de +800 cv, con motores gasolina atmosféricos V8 híbridos, V6 Turbo diesel-híbridos, L4 turbos gasolina-híbiridos. Sistemas 4×2 o 4×4. Con opción de llevar motores de F1 en un LMP1.

    El sistema de almacenamiento de energía cinética y procedente del calor en un LMP1,
    es impresionante. El sistema eléctrico del Toyota 2013, tiene 300 cv
    frente a los 79 cv de un F1 2013 y 159 cv del F1 del 2014. Y el sistema
    eléctrico de los LMP1 2014 pasan de 500 kj a 8.000 kj (la capacidad de recuperación)

    Diseñados para durar 24h a velocidades de + 300 km/h. Y con la nueva reglamentación se eliminarán todas las restricciones que existen en cuanto a
    cilindradas, bridas en admisión y presiones de sobrealimentación, para
    encontrar una solución común que verdaderamente suponga un reto para los
    fabricantes. La herramienta que se empleará a partir de 2014 será un
    medidor de consumo para los prototipos, siendo permitido un máximo de 3,99 litros por vuelta en mecánicas diésel y 4,95 litros por vuelta en motores gasolina.

    • Daniel D

      Totalmente de acuerdo contigo. La verdadera innovación y avances automovilísticos se encuentra en los LMP1.
      Como ingeniero me sentiría más motivado y libre en cuanto a la innovación y el máximo desarrollo tecnológico.en esta competición.

      Pero quizás la fama que te pueda dar la F1 no sea la misma, ya sea por tradición u otros motivos, y esto tira mucho.

      Espero que la F1 se iguale al mundial de resistencia en esto, ya que sería la mejor combinación posible. Nos devolvería a muchos las ganas y no nos pasariamos pensando cada carrera en “Y si se permitiese el efecto tal? Y si no se hubiera prohibido aquello? Y si…”

      Fastidia pensar que la F1 podría ser mucho más.

  • Daniel D

    Los ingenieros de F1 se merecen un PREMIO, porque cumplir con todo esto es un rompecabezas y un rompetodo. Son capaces de mantenernos espectantes todo el mundial a pesar de la infinidad de restricciones.

    Un aplauso a esos que hacen que un piloto pueda dar lo mejor de sí para acabar cautivando a los espectadores, y a pesar de toda la normativa, consiguen mantener las potencias de motores anteriores!

    Ellos sí que son la vanguardia.

  • jose

    si el monopolio no es de red bull es todo de mercedes y esta formula uno es una mierda y los mejores pilotos son vettel alonso raikonen. ricciardo es un boludo con suerte antes de comentar sobre vettel que gane 4 titulos del mundo por dios incredulos