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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

Abiteboul: «No debemos dar por sentada esta temporada»

El equipo Renault consigue dos puntos que saben a poco tras una carrera de esfuerzo y complicaciones

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El Gran Premio de Singapur ha tocado su fin y Renault viajará a Rusia con 2 valiosos puntos en el bolsillo, ante todo pronóstico vista su primera vuelta. El trazado de Marina Bay se caracteriza por los toques y las idas y venidas del coche de seguridad. Tanto es así que ya en la primera vuelta Nico Hülkkenberg se tocó con Carlos Sainz y Daniel Riquiardo hizo lo propio con Antonio Giovinazzi, ya bien entrada la carrera.

Nico Hülkenberg (de 8º a 9º): «Estoy contento por haber conseguido algo en la carrera, aunque no es lo que queríamos hoy. Después del toque en la primera vuelta todo iba a ser difícil, pero nos mantuvimos concentrados, pacientes y nos conseguimos hacer con dos puntos. Tuvimos un poco de suerte con el primer safety car, que nos permitió poner los neumáticos medios y progresar. Es algo habitual aquí cada año y debes seguir en el juego. Hicimos bien los adelantamientos, lo cual es difícil aquí, de modo que podemos estar satisfechos».

Daniel Ricciardo (de 20º a 14º): «Ha sido un día largo y es una pena que termine de esta forma. La salida fue divertida, con algunos buenos adelantamientos y colocándonos en una posición decente. Gané confianza y encontré el ritmo. Estábamos cumpliendo los objetivos y lo dimos todo cuando el resto estaba agrupado. Después, todo se deshizo con el incidente y el pinchazo, haciendo que nuestra carrera estuviese más o menos acabada. Nos merecíamos un mejor final hoy«. 

Nico Hülkenberg en el Gran Premio de Singapur. Fuente: Renault Sport Racing

Cyril Abiteboul (Team Principal): «Hay una evidente sensación de «lo que podría haber sido» hoy. Después de mostrar un buen ritmo todo el fin de semana, tanto en clasificación como en carrera, los dos puntos de Nico parecen una pobre recompensa tanto para él como para el equipo, incluso si él fue último tras el incidente con Carlos. La carrera ha estado marcada por muchos incidentes, de los cuales no nos hemos beneficiado. La remontada de Daniel después de su descalificación es importante en un circuito como este. Los toques le hicieron caer hasta al punto de partida. De nuevo, esto muestra lo importante que es la posición de salida. Ha sido esperanzador, sin embargo, regresar a este nivel de competitividad en un circuito que es muy diferente a Spa y Monza. Es un signo de que el coche es mejor y que no debemos dar por sentada esta temporada

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Fórmula 1

Cómoda carrera de Lando Norris que salva un séptimo para McLaren

«Es muy bueno salir de Singapur con más puntos que Renault en el Campeonato de Constructores»

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Gran paso adelante el que ha dado McLaren en este fin de semana en McLaren pese a que solo el coche de Lando Norris ha logrado sumar puntos ya que el otro monoplaza del equipo de Woking ha tenido una carrera complicada, tras verse afectado Carlos Sainz en un incidente durante la primera vuelta de carrera. Pese a esto, Andreas Seidl se muestra contento con el rendimiento que ha tenido McLaren durante este fin de semana en el circuito de Marina Bay.

«Vaya carrera la que hemos tenido hoy. Es muy bueno salir de Singapur con más puntos que nuestros rivales en el Campeonato de Constructores. Desafortunadamente, la carrera de Carlos había terminado en la primera vuelta, pero demostró el gran piloto que es luchando durante toda la carrera. Por otro lado, gran pilotaje de Lando para llevar el coche a los puntos y conseguir la mejor posición posible. Se las arregló bien con una inmensa presión en las últimas vueltas. Fue una carrera bastante dura debido al calor, pero todo el equipo hizo un gran trabajo».

McLaren

«También tuvimos un buen apoyo de la fábrica con actualizaciones en el coche que nos dieron un gran ritmo durante todo el fin de semana. Nos hace ser optimistas para las próximas carreras, empezando por Rusia». Por otro lado, gran carrera para Lando Norris demostrando el gran paso adelante que ha dado McLaren en un fin de semana con el que no llegaban con tan buenas sensaciones tras lo ocurrido en las dos últimas carreras en Bélgica e Italia. «Ha sido una buena carrera con buenos puntos. Hicimos lo mejor que pudimos al principio, pero todos me adelantaban, lo cual era parte de la carrera porque todos están tratando de salvar los neumáticos».

«Hemos tenido varios coches de seguridad, a veces ayudando, pero otras obstaculizando, ya que permitió que Hülkenberg y Gasly se acercaran a mí con el neumático blando, un neumático mucho más fresco lo que tuve que dar lo mejor de mi para mantener la posición en pista. Tuve que empujar, lo cual fue divertido, porque durante el resto de la carrera estuvimos guardando neumático. Fue una pena que Hülkenberg golpeara a Carlos, porque creo que ambos podríamos haber estado en los puntos. Un enorme agradecimiento al equipo y a todos en la fábrica por su arduo trabajo».

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Fórmula 1

Domingo para olvidar de Carlos Sainz en Singapur

«Es una pena el incidente que me he tenido en la primera vuelta de carrera, porque teníamos ritmo para terminar séptimos»

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Tras una gran sesión de clasificación donde Carlos Sainz lograba la séptima posición, llegaba el momento más importante del fin de semana en Singapur como es la disputa de la carrera donde el piloto madrileño iba a intentar adelantar al Red Bull de Alex Albon y volver a la senda de los puntos tras dos malas carreras en Bélgica e Italia, pero lamentablemente esto no iba a ser posible ya que Sainz tendría un pinchazo en la salida por el Renault de Nico Hulkenberg cuando el piloto español estaba atacando a Alex Albon en la primera vuelta del Gran Premio de Singapur.

Pese a este hecho y tener daños aerodinámicos en el McLaren, Sainz daría lo mejor de su talento y gracias a varias presencias de los Safety Car, el piloto madrileño conseguía ganar posiciones en pista teniendo una última vuelta de locos cruzando la línea de meta en 12ª posición. Pese a que no lograría entrar en la zona de puntos, Sainz reconocía estar contento con su carrera tras lo ocurrido en la primera vuelta, aunque reconociendo que espera que la suerte cambie en el circuito de Sochi, sede del Gran Premio de Rusia.

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«Es una pena el incidente que me he tenido en la primera vuelta de carrera, porque teníamos ritmo para terminar séptimos. Con daños, éramos igual de rápidos que nuestros rivales habituales por lo que creo que merecíamos un premio mayor en la jornada de hoy. Nico ha venido a verme después de la carrera para disculparse por el accidente de la primera vuelta. Son cosas que pasan en las carreras, pero hoy es especialmente frustrante porque me ha costado muchos puntos».

«Cuando ha salido el primer coche de seguridad me he podido desdoblar, y con el segundo safety car he llegado al pelotón de coches. En las últimas vueltas he tenido varias luchas divertidas, pero hoy no teníamos que estar ahí, sino por delante, escapándonos de nuestros rivales. Hoy era un día para sumar buenos puntos. Pese a esto, me he sentido bien física y mentalmente, así que vamos a pasar página y pensar en el próximo gran premio en Rusia».

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