estrellasestrellasestrellasestrellasestrellas

Motores de Fórmula 1 2014

La enorme diferencia que aporta la temporada 2014 de Fórmula 1 con respecto a las anteriores radica en la incorporación de dos fuentes de propulsión: la tradicional, generada por una mecánica de combustión interna y una nueva, que consiste en la recuperación de energía procedente de la frenada y del escape. Tal es la diferencia que ahora los propulsores pasarán a denominarse "Unidad de Energía" debido a que se componen de varias unidades de potencia.
 
 Motor F1 2014
 

Para hablar con propiedad siempre es sano realizar una pequeña visión histórica que nos lleve a comprender la situación actual. Os hemos preparado un artículo relativamente extenso con toda la evolución de la reglamentación llamado "La evolución de los motores en la F1". Para este videotutorial bastará con saber que las diferentes épocas de la F1 han estado marcadas por los reglamentos que afectaban a sus motores, limitación de cilindradas, utilización de sobrealimentación, acotación en los regímenes de giro… todo ello y muchas otras características han tenido sus épocas de gloria y sus momentos oscuros y ahora, en el 2014, la historia vuelve a comenzar con una nueva normativa.

Proceso de aceleración F1
 
Con una cilindrada máxima de 1,6 litros, los motores del 2014 deben constar de seis cilindros en V y tener un régimen de giro máximo de 15.000 rpm. Se incorporan dos recuperadores de energía, uno proveniente del escape y otro de la frenada, que deben almacenar la energía recuperada en una batería. La potencia máxima combinada del motor de combustión interna y las unidades de recuperación de energía no puede superar los 760 CV. Existirán dos limitaciones de consumo: un máximo de 100 kilos por carrera con un límite de flujo máximo de combustible de 100 kg/h, por lo que los monoplazas tendrán que utilizar la potencia eléctrica en cada vuelta. El desarrollo de los motores estará congelado durante la temporada, permitiéndose únicamente pequeños cambios bajo determinadas condiciones. Por último sólo se permitirán 5 motores por cada piloto y temporada.
 
Motor F1

Para aclarar esta situación nada mejor que recurrir al despiece de uno de los propulsores que competirá en la temporada 2014, el motor Renault Energy F1-2014. La utilización de este ejemplo no es casual, pues la marca francesa ya fue pionera en la utilización de motores V6 sobrealimentados por turbo en 1977, siendo además una de las marcas más laureadas del circuito, con el récord de pole positions para sus motores (213), 12 títulos de constructores y 11 de pilotos, 300 podiums o 165 victorias finales. 

Para aclarar el modo de funcionamiento de los propulsores los dividiremos en cinco grandes apartados: el motor de combustión interna V6, la batería o acumulador de energía, el turbocompresor y los dos sistemas de recuperación de energía, el que la recupera del escape y el que lo hace de la frenada. Esta división tampoco es casual, ya que el reglamento permite el uso de cinco de estas unidades por cada piloto y temporada pero en cualquier combinación disponible, es decir, se puede usar el motor de combustión interna (1) con el turbocompresor (3) etc… la limitación está en que sólo habrá cinco unidades de cada uno de estos cinco elementos. 
 
 
 
 

El motor de combustión interna

Dispuesto como un V6 con 1,6 litros de cilindrada, el motor de combustión interna conocido en muchos lugares por el acrónimo inglés ICE (Internal Combustion Engine) llega a tener en sus cámaras de combustión el doble de presión que los anteriores V8 debido a la acción del turbo. Todos los motores deben contar con inyección directa de combustible y el control de dicha inyección será uno de los elementos diferenciales de cada mecánica.

El turbocompresor

Conocido de sobra en el mundo de la F1 este sistema de sobrealimentación que tendrá su videotutorial propio es de tremenda importancia para el rendimiento final del vehículo. Dado que puede llegar a alcanzar 100.000 revoluciones por minuto puede ocasionar problemas en cuanto a presión y temperatura. La presencia de sobrealimentación obligará además a controlar el conocido como efecto turbo, que es el tiempo de espera entre que el piloto acelera y el turbo reacciona para aumentar la potencia. 

El aire comprimido por el turbocompresor está a muy elevada temperatura, por lo que trabajando junto a él está el intercambiador de calor, más conocido como intercooler. Este elemento, que es algo así como un radiador, enfría los gases que ya han sido comprimidos por el turbo y antes de que entren al cilindro.

MGU-K

MGU es el acrónimo inglés de unidad de generación de motor (Motor Generator  Unit) aunque una traducción más apropiada sería unidad de generación de potencia, y en este caso la potencia proviene de la energía cinética (Kinetic en inglés). Se trata por tanto de un recuperador de la energía cinética de la frenada al tiempo que permite aportar energía en aceleración. El MGU-K es un motor eléctrico que actúa en retenciones para ayudar en la frenada y aprovechar parte de la energía cinética de la misma. El mismo motor puede ayudar en aceleraciones tomando electricidad de la batería y/o del sistema MGU-H hasta ofrecer un par máximo permitido de 200 Nm, lo que supondrá unos 160 CV de aporte extra al motor de combustión interna. La particularidad de este sistema es que no está controlado por el piloto como el antiguo KERS, sino que tiene un funcionamiento continuo. Los problemas derivados del MGU-K están en su elevada temperatura de funcionamiento (3 veces superior al KERS) y en el hecho de que cualquier fallo de funcionamiento hará que el coche sea claramente más lento.

MGU-H

Para este caso la H viene de calor (H- Heat) siendo por tanto otra unidad de potencia que proviene de la energía calorífica de los gases de escape. Conectado al eje del turbo, el MGU-H transforma el giro del mismo en energía eléctrica. Dicha electricidad podrá ser enviada directamente al MGU-K o guardada en la batería para su uso posterior. El MGU-H también controlará la velocidad del turbo para adecuarla a los requerimientos de la mecánica, por lo que en determinadas ocasiones puede recibir energía de la batería para, si es necesario, actuar como motor y acelerar al turbo. Entre los retos a los que se debe enfrentar el MGU-H están la altísima velocidad del turbo y el hecho de que genera corriente alterna mientras que en la batería se guarda corriente continua, con lo que requiere de la presencia de un convertidor.

Batería

Debido a la presencia de los sistemas de recuperación de energía cinética MGU-K y calorífica MGU-H, se requiere un lugar donde almacenar la energía que generan, y dicho lugar es la batería. Desde ella también se puede enviar electricidad hacia el MGU-K para proporcionar potencia extra al motor o hacia el MGU-H, de tal manera que pueda acelerar el turbo en caso necesario. Según la reglamentación de la FIA la batería ha de tener un peso de 20 kilos para una potencia máxima de 120 kw (160 CV). El principal problema que puede surgir con la batería proviene de las fuerzas electromagnéticas y el impacto que éstas pueden tener en la precisión de los diferentes sensores. 

Y ahora… ¿Cómo funciona todo lo anterior? veamos el proceso. El motor de combustión interna impulsa al coche en aceleración. En estos momentos el turbo gira hasta una velocidad de 100.000 rpm. El MGU-H, acoplado al eje del turbo, actúa como un generador de energía recuperando la producida por los gases de escape y pasándola directamente al MGU-K o, si fuera necesario, a la batería. El MGU-K actúa entonces como un generador para proporcionar potencia extra o, dependiendo de la estrategia, ahorrando combustible.

Al acercarse a final de recta el piloto suelta el acelerador y frena, es en este punto cuando el MGU-K, acoplado al cigüeñal, recupera energía y la envía a la batería. Mientras el coche está frenando el turbo pierde velocidad, lo que supondrá un problema cuando el piloto vuelva a acelerar y requiera toda la potencia del motor. Para evitar el turbo-lag o efecto turbo debido a dicha pérdida de velocidad actúa el MGU-H en modo de motor eléctrico para aumentar el régimen de giro del turbo cuando los gases de escape todavía no pueden hacerlo, permitiendo con ello una mejor respuesta del motor. Este proceso se repite una y otra vez durante cada tramo de cada vuelta de cada carrera… es un proceso continuo de demostración de la ingeniería más avanzada en la competición automovilística más exigente del mundo.
 
Etiquetas: fórmula 1, motores
Tasamos y compramos tu coche
Compramos tu coche

 ¿No sabes de que año es tu coche?
 ▸ Calcúlalo a partir de la matrícula

Seguro Express
¡Calcula el seguro de tu coche en
tan sólo 30 segundos!
Ver coches de segunda mano