Este año, el reglamento técnico de Fórmula 1 se ha visto afectado por numerosos cambios, tanto en mecánica como en aerodinámica. Esto ha hecho que los equipos y motoristas hayan tenido que invertir cuantiosas sumas para conseguir que sus coches aprovechen al máximo todas las novedades que la FIA ha impuesto a los equipos.
El cambio que más está dando que hablar, y seguramente también el más importante para esta temporada, es la implantación de un sistema de motor que ya se usaba hace décadas: el V6 Turbo. Aunque como podemos ver en la siguiente imagen, las diferencias con el motor turbo de los años 80 son bastantes:
En este tercer capítulo de la Guía Técnica de Fórmula 1 de VAVEL.COM vamos a explicar cómo funciona este motor y cuáles son sus componentes.
¿Qué significa que un motor sea “V6 Turbo”?
Empezamos por lo más sencillo. Un motor de combustión está compuesto por un número de cilindros. La mayoría de los coches de calle llevan un motor de 4 cilindros en línea, aun que últimamente también vemos muchos motores tri-cilíndricos. Los motores de Fórmula 1 llevaban un sistema de 8 cilindros en V el año pasado, sin turbo. Este año, tenemos ‘unidades de potencia’ de 6 cilindros en V –de ahí la denominación V6- con un turbocompresor.
La razón por la que los motores han pasado a llamarse unidades de potencia es simplemente por la cantidad de electrónica que poseen actualmente los motores de un Fórmula 1. De hecho, esta temporada los motores son híbridos.
¿Cómo funciona un motor con turbocompresor?
Para que en un motor se produzca la combustión que da energía y hace que el coche se mueva, hace falta que dentro de la cámara de combustión se mezclen adecuadamente el aire y la gasolina.
En los motores atmosféricos –sin turbocompresor- tenemos el inconveniente de que, cuanto mayor sea la altitud, menor será el volumen de aire que entrará en el motor, por lo que la combustión también será menor, y por tanto, el se producirá menos energía, como ocurre en el Gran Premio de Brasil en Interlagos, el circuito con más altitud de toda la temporada de Fórmula.1
Aquí es donde entra en juego el turbocompresor, cuyo objetivo es introducir más aire en la cámara de combustión para así, conseguir una combustión más potente y por tanto, conseguir más energía y que el coche corra más. Podemos poner el ejemplo de una barbacoa para entenderlo mejor. Cuando las brasas están encendidas y le proporcionamos aire, estas brasas se avivan, es decir, la combustión es mayor que cuando no le proporcionábamos aire. Con un motor con turbocompresor pasa lo mismo.
En resumen: un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que usa dos turbinas para conseguir la compresión del aire. Ahora vamos a ver cómo lo consigue.
El sistema utiliza parte de la energía de los gases de escape, que normalmente se perdería, para hacer girar a la primera turbina. Los gases procedentes de la combustión salen a gran velocidad por el tubo de escape, se encuentran con la turbina y la hacen girar. Este movimiento de giro se transmite mediante un eje a una segunda turbina que hace la función de compresor, absorbiendo el aire del exterior y comprimiéndolo para inyectarlo en las cámaras de combustión consiguiendo así una combustión más potente y una mayor cantidad de energía.
¿Cuáles son los componentes del V6 Turbo?
La nueva unidad de potencia de esta temporada está formada por una gran cantidad de componentes. Cada uno de ellos tiene su función. A continuación, vamos a explicar la función de los más importantes:
Unidad de combustión V6
Se trata de un motor con seis cilindros en línea, con una cilindrada de 1.600 centímetros cúbicos que proporciona una potencia de unos 600 CV a 15.000 revoluciones por minuto.
El turbocompresor
Compuesto por el compresor y la turbina. Va alimentando a la turbina con los gases propios del escape. Esta turbina con forma de caracola puede llegar a girar a 100.000 revoluciones por minuto. El compresor, que va conectado a la turbina mediante un eje que normalmente está refrigerado por aceite, toma el aire de admisión desde el filtro del aire, lo comprime a una presión determinada y lo arroja hacia las mangueras de admisión que llevan el aire hacia el motor. Por lo tanto, el motor dispone, con la misma capacidad, de una mayor cantidad de moléculas de oxígeno, ya que al estar comprimidas ocupan menos espacio y proporcionan una mayor potencia que un motor atmosférico de la misma cilindrada.
El MGU-K (Motor Generator Unit-Heat)
El motor generador de unidad de calor es un elemento capaz de generar y/o proporcionar energía. Se encuentra conectado al motor de combustión interna mediante el cigüeñal –pieza vital del motor formada por un eje con unos codos y contrapesos que transforman el movimiento rectilíneo alternativo en movimiento circular uniforme y viceversa-. Al frenar, la MGU-K se comporta como si fuera un alternador, recuperando la energía cinética disipada y convirtiéndola en energía eléctrica. Esta energía se almacena en las baterías para que posteriormente pueda ser utilizada tanto por ella misma como por la MGU-H con el fin de proporcionar potencia extra en las aceleraciones.
El MGU-H (Motor generator unit-kinetic)
El motor generador de unidad cinética es la otra unidad de recuperación/aportación de energía, en este caso, se encuentra unida al motor a partir del turbocompresor. Puede actuar como un generador que convierte el calor generado por los gases de escape en energía eléctrica, siendo capaz de redirigir la energía eléctrica a la unidad MGU-K o a las baterías para su almacenaje y/o posterior utilización a discreción del piloto.
La otra posibilidad que aporta el MGU-H es la de “acelerar” el turbocompresor a partir de la energía eléctrica almacenada en las baterías o la recuperada a partir del calor de los gases de escape.
El principal beneficio de poder acelerar el turbo a partir de energía eléctrica es la eliminación casi completa del “turbo lag*”, al no requerir gases de escape en circulación para mover los álabes del turbo, sino que estos son movidos mediante la electricidad recuperada de las baterías o aportada directamente desde el MGU-H.
*Turbo lag: el retraso en la respuesta del turbo hasta que reacciona con efectividad. Lapso de tiempo que transcurre entre que se pisa el acelerador hasta que se traduce concretamente el incremento de la presión en la alimentación.
Las baterías
Las baterías de la unidad de potencia almacenan la electricidad aportada tanto por el MGU-H como por el MGU-K y la ponen a disposición de estos mismos sistemas. El piloto es el que decide a que sistema proporcionar energía. Si la demanda de energía almacenada en las baterías, es realizada desde el MGU-K el resultado será una inyección directa de potencia extra al cigüeñal. Si por el contrario, la demanda viene del MGU-H, la energía se inyecta para conseguir una aceleración del turbo compresor, que conseguirá eliminar parte del turbo lag y además, incrementar la potencia.
El intercooler
Es simular a un radiador de agua, que se encarga de enfriar el aire de admisión. Esto se debe a que el aire, cuanto más frío, más cantidad de moléculas de oxígeno tiene en el mismo volumen debido a que estas tienden a agruparse, cuantas más moléculas de oxígeno tenga el aire, mejor combustión obtendremos y por lo tanto, tendremos más energía y más potencia en el motor.
¿Cómo funciona el V6 Turbo en situaciones específicas?
Aceleración y velocidad máxima
Durante la aceleración, el motor de combustión interna utilizará la reserva de combustible directamente. El turbocompresor gira a la máxima velocidad, 100.000 rpm. El MGU-H, actuando como un generador, recuperará la energía de los gases expulsados por el escape (color azul en el dibujo inferior izquierdo de la imagen) y la pasará al ERS o MGU-K (o a la batería en el caso de que sea necesario cargarla).
El MGU-K o ERS, que está conectado al cigüeñal, actuará como un motor y entregará energía adicional para lograr más potencia o para ahorrar combustible, depende de la estrategia elegida.
Frenada
En este punto el MGU-K o ERS se convierte en un generador y recupera la energía disipada en la frenada para almacenarla en la batería (color azul en el dibujo superior izquierdo de la imagen).
Salida de frenada y aceleración
En esta fase la inyección de combustible se inicia de nuevo y por tanto el escape vuelve a generar gases que aceleran el turbo, pero necesita tiempo para volver a la velocidad de giro completo en el que el motor produce el 100% de su potencia.
Aquí, el MGU-H (color rojo en el dibujo superior derecho de la imagen) actúa como un motor durante un tiempo muy corto para acelerar instantáneamente el turbo a su velocidad óptima.
Adelantamiento
En esta fase se utilizará la máxima energía posible proveniente del MGU-K o ERS, MGU-H y la batería
Aquí concluye nuestro tercer capítulo de la Guía Técnica de Fórmula 1 VAVEL.com. Esperamos que hayan aprendido algo más sobre este interesante deporte. En las próximas entregas, hablaremos sobre los frenos y también sobre las mejoras más importantes de la historia del Fórmula 1.
(Fotografías: motor.es || caranddriverthef1.com || compartirpasion.com || zoomnews.es || f1aldia.com || formulaf1.es || hightmotor.com || somersf1.blogspot.com || gizamag.com)