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Fórmula 1

La Unidad de Potencia en los Fórmula 1

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En el siguiente artículo vamos a tratar de dejar claro cómo es la Unidad de Potencia de los Fórmula 1 a día de hoy. Atrás quedan los musculosos motores V10 y V8 que tanto ruido hacían y gustaban a los aficionados. Ahora tenemos unos sofisticados a la vez que complejos motores. Sabemos que tiene varias partes, MGU-K, MGU-H… Pero pocos conocen cómo funcionan realmente estos motores que tantos quebraderos de cabeza traen a los equipos e ingenieros.

Primero de todo, para comprender cómo funciona cada parte que compone el motor, vamos explicar qué es una máquina eléctrica. Sin irse por las ramas, una máquina eléctrica es un dispositivo que transforma energía eléctrica en otro tipo de energía, y viceversa. Este concepto es importante. Una energía es la eléctrica, y la otra cualquier otra, pero normalmente es cinética, es decir movimiento. Recalcamos que transforma energía eléctrica en movimiento, y el movimiento en energía eléctrica. Por eso se dice que las máquinas eléctricas son reversibles.

Un ejemplo de máquina eléctrica es un molino de viento aerogenerador. Trabaja para generar electricidad con el movimiento del viento, pero si se quisiera, se podría revertir su funcionamiento y hacer girar las aspas aportando electricidad. Hay máquinas eléctricas en todos los lados, desde la lavadora de tu casa, hasta el transformador de tu teléfono móvil.

¿Y por qué explico esto? Porque en la unidad de potencia de los Fórmula 1 no hay una máquina eléctrica, sino dos. Estos son los MGU-K y MGU-H de los que tanto se habla. Pero claro, hemos dicho que son máquinas eléctricas, y que la mayoría de máquinas eléctricas convierten la energía eléctrica en movimiento, y el movimiento en electricidad. ¿Cómo funcionan pues el MGU-K y MGU-H?

-MGU-K: Esta máquina eléctrica convierte electricidad en movimiento que va directamente al cigüeñal. Como hemos dicho, es reversible. También convierte el movimiento en energía eléctrica. Por tanto, el MGU-K trabaja de una forma tal que, cuando el coche está acelerando, el MGU-K trabaja de forma directa, donde transforma energía eléctrica en movimiento, como efecto un aumento de potencia, porque se transmite más potencia al eje del motor. Sin embargo, cuando el piloto está frenando, o cuando simplemente se está reduciendo la velocidad, el MGU-K trabaja de forma inversa, produciendo energía eléctrica a partir de los giros del eje del motor.

-MGU-H: Cuando el MGU-H trabaja de forma directa, los gases de escape que salen del motor mueven una turbina, que con su movimiento produce energía eléctrica. De la misma forma que todas las máquinas eléctricas, también puede trabajar de forma inversa. Pero, ¿de qué sirve que si trabaja de forma indirecta aporte energía a los gases de escape, que salen del coche? Realmente, lo que hace al trabajar de forma inversa es aportar energía a los gases que entran al coche. Moviendo una turbina, comprime los gases de admisión. Es el que mueve el turbo del motor. Aunque como veremos posteriormente, no es el único responsable del movimiento del turbo.

Hay una clara diferencia entre el MGU-K y el MGU-H. El primero, trabaja cuando el coche está frenando, mientras que el segundo, al necesitar gases de escape, necesita de los gases de escape que se producen al acelerador. Es por eso que existen las baterías: acumulan la energía cuando se está frenando, para utilizarla cuando se va a acelerar.

Sin embargo, hemos dicho que el MGU-H solo trabaja cuando se acelera. Es por eso que la energía del MGU-H puede llegar a dos sitios: puede ir a las baterías para usarla después, o bien puede ir al MGU-K para usarla instantáneamente. Y el porcentaje de energía que va a usarse en el momento o que se acumula en la batería se controla con los mapas motores. Este es el concepto que tanto oímos de que los pilotos están “cargando las baterías” o cuando están usando el máximo de potencia.

Pero aún hay algo que no se ha dejado claro. Hemos dicho que el MGU-H trabaja de forma directa produciendo energía con el aire de escape, pero de forma inversa trabaja comprimiendo los gases de admisión. Y esto es imposible que lo haga a la vez, porque no puede trabajar en ambos sentidos simultáneamente. ¿Cómo es posible si el turbo tiene que estar girando siempre?

Aquí es donde nos toca explicar el funcionamiento del turbo-compresor y su relación con el generador MGU-H.

El turbo-compresor está formado por dos conductos con una turbina. Uno expande el aire y otro lo comprime. Trabajan a la vez. De esta forma, el aire que sale del motor se expande, mientras que el aire que entra al motor se comprime. Esto se trata de un intercambio de energía directamente. Sin embargo, el turbo-compresor solo funciona cuando el aire que sale del motor tiene cierta velocidad, por lo que al salir de las curvas, el coche no tiene la misma potencia que en plena recta. Eso es el famoso lag del turbo. Pero en estos coches de Fórmula 1 no ocurre así. ¿Por qué? Simplemente porque cuando el coche aún lleva poca velocidad, es el MGU-H el que aporta la energía para el aire de admisión.

Por lo tanto, el MGU-H trabaja de forma que cuando se acelera a bajas velocidades, aporta movimiento al compresor, pero cuando ya hay suficiente velocidad en el coche para que trabaje adecuadamente el turbocompresor, genera energía. ¿Cómo? Con el propio movimiento del eje en el que rota el turbo-compresor, que hemos dicho que se mueve con los gases de escape, es el mismo movimiento que usa el MGU-H para generar electricidad.

De esta forma, hay un flujo de energía que tratamos de representar con este esquema. La cantidad de energía que se puede transmitir entre cada componente, está estipulado por normativa. Para controlarlo, está la ECU. Así, quedan mencionados los 6 componentes del motor:

1-Turbocompresor: comprime el aire de entrada al motor con la expansión de los gases de combustión. Además, estos gases hacen girar el eje del MGU-H

2-MGU-H : con el movimmiento de su eje genera electricidad para las baterías. Cuando se acelera, aporta energía al compresor para evitar el lag.

3-Baterías: acumulan la energía eléctrica que generan tanto el MGU-k como el MGU-H

4-MGU-K: transmite la energía de las baterías al motor, y genera electricidad cuando se está frenando.

5-Motor de combustión: genera la potencia quemando gasolina.

-ECU

De cada componentes solo se puede usar, por normativa 4 elementos durante la temporada 2017, a la quinta hay una sanción de posición. Próximamente, hablaremos de cuánta potencia transmite cada componente, pero de momento, esperemos que haya quedado claro la composición de la Unidad de Potencia

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1 Comment

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  1. Manuel serrano

    11 junio, 2018 at 08:41

    genial artículo, había una duda que tenía y me la habeis resuelto, he descubierto vuestra web y será una habitual para seguir la f1 y leer artículos de técnica f1.

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Fórmula 1

Red Bull identifica los problemas de turbo que tuvo Verstappen en Silverstone

Un fallo de calibración a la hora de pisar el acelerador privó a Max de lograr una posible pole en Silverstone.

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Tras venir de realizar un magnífico fin de semana en el Red Bull Ring, Max Verstappen vio cómo su carrera el domingo pasado en Silverstone se truncaba por un incidente con Sebastian Vettel donde, esta vez, el holandés no tuvo nada de culpa. Pese a finalizar el pasado Gran Premio en quinta posición a raíz del incidente, queda claro que la alianza Red Bull – Honda está viendo cómo, poco a poco, a medida que va avanzando la temporada, se van obteniendo buenos resultados y claras mejoras respecto al comienzo de la temporada.

El holandés, eso sí, tuvo algunos problemas en la sesión de clasificación debido a un fallo del motor Honda que ocasionaba cierta pérdida de potencia. Dicho fallo le hizo perder dos décimas que fueron cruciales en su lucha por la pole y le relegaron a la cuarta plaza. Dicho problema ha venido ligado a ciertas mejoras en el chasis, ya que según Christian Horner, el coche no acelera de la misma manera que antes.

Max Verstappen, en el pasado GP de Gran Bretaña – @RedBullRacing

«Ha tenido que ser algún problema de calibración a la hora de pisar el acelerador, quizá ocasionado por pisar demasiado rápido el pedal» opina el jefe de la escudería austriaca. «Es un fallo inédito hasta ahora, y hay tiempo de sobra hasta Hockenheim para realizar ciertas comprobaciones en el banco de pruebas. No sabemos si este fallo tiene algo que ver con Honda.«

Según el director técnico de Honda, Toyoharu Tanabe, el fallo que ya les ha dado más de un quebradero de cabeza desde que introdujeron la nueva actualización de motor en Francia se puede solucionar modificando la configuración del motor desde el volante, pero esto no fue posible en Silverstone. «Es un problema que a largo plazo puede ser muy grande. Es por ello que tuvimos una charla con Max para ver las revoluciones a las que iba el coche en cada momento y cómo se comportaba el coche en general. Esperamos ver cambios pronto.»

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Fórmula 1

Jean-Éric Vergne: «Solo volvería a la F1 si tuviera alguna oferta de uno de los tres mejores equipos»

Tras ganar otra vez el campeonato de Fórmula E, el francés asegura que a su edad no tiene tiempo para luchar por la octava o novena posición.

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Tras ganar por segunda vez el Campeonato del Mundo de Fórmula E, Jean-Éric Vergne se encuentra en la plenitud de su carrera automovilística. El que fuera piloto de Toro Rosso durante dos temporadas se encuentra bastante cómodo en esta categoría, pero no descarta volver a pilotar un coche de Fórmula 1. Eso sí, el francés no se conforma con cualquier destino, ya que afirma que, a su edad, «no hay tiempo para pelear de nuevo en la zona media».

«Recuerdo bien lo que dije el año pasado, pero en caso de que uno de los tres mejores equipos de la categoría se interesara por mí, sería justo decir que tengo una buena oportunidad para volver al gran circo, teniendo en cuenta todo lo que he aprendido y progresado a lo largo de los cinco últimos años» afirma Jean-Éric. «Estaría bien intentarlo, pero para ello tiene que haber ofertas, y no las hay. Sin embargo, en el automovilismo todo puede cambiar de un momento a otro, y es por ello que pienso que hay que estar en forma en todo momento, por si de un día a otro llegan llamadas.«

Jean-Éric Vergne en 2014, durante su etapa en Toro Rosso – oneimagef1

«No sé lo que pasa en la Fórmula 1. Sólo sé lo que pasa en la Fórmula E. Y lo que pasa en esta categoría es que tengo un contrato para muchos años, estoy rodeado de grandes profesionales que conforman un equipo fantástico y, sobre todo, que tengo uno de los mejores coches de la parrilla, que es lo que todos buscamos cuando entramos a una categoría» afirma el piloto francés.

Durante su etapa en la Fórmula 1Vergne logró un total de 51 puntos, finalizando en decimoséptimo, decimoquinto y decimotercer lugar en la clasificación general. «Cuando era más joven, entiendo que mi sitio ideal era la zona media, porque ahí es donde demuestras sobresalir por encima del resto. Sin embargo, ahora estoy mucho más feliz luchando por títulos. No tengo tiempo a mi edad para estar luchando por la octava o novena posición.«

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Fórmula 1

La FIA da los primeros detalles de las normas de la temporada 2021

Nikolas Tombazis espera que los fans vean una F1 totalmente diferente en 2021

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Pese a que vivimos una gran carrera en el pasado Gran Premio de Gran Bretaña, tanto la FIA como Liberty Media han anunciado los primeros detalles que se han confirmado para la temporada 2021, año en el que veremos una F1 totalmente nueva.

f1.com

  • Coches más fáciles de pilotar

Las regulaciones aerodinámicas introducidas para 2019 se diseñaron para tratar de evitar los problemas que vimos en 2017. Pese a esto, Tombazis cree que cualquier mejora lograda en 2019 no es nada en comparación con lo que veremos dentro de dos años, cuando el «efecto suelo» jugará un papel mucho más importante en la forma en que los monoplazas generan su fuerza aerodinámica. Debido a esto, los neumáticos serán un factor clave que posiblemente se cambiarán en 2019 ya tendremos ruedas de 18 pulgadas. Además, se ha propuesto que haya una prohibición para utilizar los calentadores de neumáticos en 2021.

f1.com

  • Más igualdad en la parrilla

Desde Liberty Media han comprobado lo interesante que fue el GP de Gran Bretaña confirmado que tienen que hacer un cambio para que haya más igualdad entre los equipos. “Tenemos tres equipos que pueden ganar carreras en este momento. En los próximos dos años, la Fórmula 1 estará en un camino mucho mejor … donde un equipo realmente bueno y financiado positivamente puede causar muchos problemas. Eso es lo que queremos. Si consigues tener un Charles Leclerc o un Max Verstappen en un equipo de la zona media de la parrilla, pueda marcar la diferencia.»

Sobre este asunto, también se implantarán la eliminación de las algunas ayudas para los pilotos, mientras que se intentará reducir el uso de la telemetría.

f1.com

  • Coches más veloces de los que hay en la actualidad.

Actualmente, los Fórmula 1 deben representar el máximo en el mundo de la ingeniería automovilística, aunque también debe ser albo básico para que todos los fans e la categoría entiendan como esta formado un F1, y por eso, desde la FIA han trabajado para que esto suceda en 2021. Tal como reconoce Tombazis, todavía es pronto para conocer los coches que veremos en 2021, aunque reconocen que veremos algunos detalles en el próximo mes de octubre.

@F1

  • Limite presupuestario

Tanto la FIA como los dueños de la F1, no solo buscan imponer límites presupuestarios a los equipos presentes en la parrilla en 2021, sino que también quieren que los equipos puedan competir por menos dinero, con una serie de posibles elementos de reducción de costes ya identificados. También se ha propuesto que los salarios de los pilotos y del personal de los equipos no estén incluido en este límite presupuestario.

Scuderia Ferrari

Para acabar, Nikolas Tombazis responsable de la sección técnica de la FIA comentaba lo siguiente sobre lo que veremos en la F1 en 2021:  «Actualmente, lo que está sucediendo en la Fórmula 1 es que hay trabajo para romper las reglas. Mis colegas en la Fórmula 1, en el departamento de aerodinámica han puesto un sombrero que es un poco diferente. Desde la FIA, se está trabajando para mejorar las reglas de la F1. Por ejemplo, el alerón delantero, todavía no estamos del todo satisfechos, tanto desde un punto de vista aerodinámico como desde un punto de vista estético, por lo que estamos tratando de mejorarlo un poco en ambos aspectos.

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