Últimamente le hemos dedicado algo de tiempo a la Fórmula Uno. Tras hablaros de todas las novedades de la Fórmula Uno de cara a la temporada 2018, donde hemos visto importantes novedades en materia reguladora entre las que, claramente, destaca la introducción del ‘Halo’; o del anuncio de Ferrari que anticipaba que, de continuar las medidas restrictivas, se retiraría de la competición y crearía su propia serie de carreras paralela; la FIA nos sorprendió con algunas importantes novedades de cara a 2019.
También me centré recientemente en el sistema de frenos, uno de los aspectos que a menudo pasa desapercibido en los monoplazas de la Fórmula Uno. Sin embargo, su nivel de desarrollo es igual e incluso superior al que podríamos ver en otros componentes como el motor o el alerón delantero, por lo que es digno merecedor de una completa explicación sobre el mismo.
Pero hoy no me voy a centrar en ninguna novedad de la Fórmula Uno, sino más bien en el más que conocido Sistema de Recuperación de Energía (ERS) de los monoplaza. Aprovechando que, de cara a 2021, la FIA está valorando como uno de los principales cambios la eliminación del sistema de recuperación de energía de escape MGU-H -uno de los componentes del ERS-, qué mejor momento que este para analizar un poco más a fondo el sistema completo y descubrir cómo afectaría esta medida.
Hemos de tener en cuenta que los coches de Fórmula 1 están en constante evolución. Motor, aerodinámica, seguridad… Todo ello es fruto de un duro trabajo por parte de equipos, pilotos, mecánicos e ingenieros, quienes tratan de tener el mejor monoplaza posible cada temporada. El sistema ERS (Energy Recovering System en inglés) nacía así en 2009 bajo la denominación de KERS (Kinect Energy Recovering Sistem), un sistema pensado para recuperar la energía liberada por los gases de la combustión y por el calor generado en los frenos de los coches.
Si bien actualmente los monoplazas de Fórmula 1 están equipados con motores V6 de inyección directa turboalimentada que tienen una cilindrada de 1.6 litros y una potencia cercana a los 700 CV, entre 2006 y 2013 se empleaba un bloque V8 de 2.4 litros. En aquél entonces, el Sistema de Recuperación de Energía Cinética (KERS) capturaba la energía residual creada durante el frenado, lo procesaba y lo convertía en energía eléctrica que alimentaba una batería.
Dicha energía podía ser liberada por el piloto en los momentos clave de la carrera, produciendo 80 CV de potencia durante unos seis segundos por vuelta. La gran diferencia respecto al sistema actual es que el ERS es capaz de lograr un aumento significativo en la eficiencia (quema un 35 por ciento menos de combustible) y el rendimiento, añadiendo una potencia adicional de nada menos que el doble (160 CV) durante 33 segundos por vuelta.
Para lograrlo, el sistema ERS recurre a dos motor-generador conocidos como MGU (Motor Generator Unit), los MGU-H y MGU-K; a una batería de almacenamiento de energía conocida como ES (Energy Store); y diversos controles electrónicos. Como estos dos últimos componentes no entrañan mucho misterio, vamos a ver con detenimiento cuál es la función de cada uno de los dos motores-generadores, que son los componentes realmente importantes.
MGU-K
El MGU-K o Motor Generator Unit Kinetic es el MGU original del KERS, pero mejorado. Su funcionamiento está relacionado con el brake by wire y es similar al que podemos encontrar actualmente en los vehículos híbridos de producción, ya que convierte la energía cinética generada al frenar en electricidad y la almacena en el sistema ES para darle potencia extra al motor cuando el piloto así lo desee.
El MGU-K, a su vez, ayuda a reducir la velocidad del monoplaza, disminuyendo la cantidad de calor que desprenden los frenos.
Como está conectado al cigüeñal a través de los engranajes de sincronización, cuando está activado y el piloto acelera, este sistema actúa como un motor – alimentándose por medio del ES o el MGU-H- proporcionando los mencionados 160 caballos de potencia adicionales, los cuales pueden usarse durante 33 segundos por vuelta. Además, es preciso señalar que la cantidad de energía recuperada por este sistema está limitada a 2 megajulios por vuelta.
MGU-H
El MGU-H o Motor Generator Unit Heat es un sistema que, al igual que el anterior, se puede encontrar tanto en el mundo de las carreras como en la fabricación de vehículos en serie (conocido como e-turbo), aunque actualmente su uso está centrado en la competición. Al estar conectado al turbocompresor del motor -entre la turbina y el compresor-, lo que hace es convertir la energía térmica de los gases de escape en energía eléctrica y está controlado electrónicamente por la ECU.
Dicha energía se emplea para alimentar el MGU-K o se guarda en el ES para su uso posterior. También actúa como un sistema de control para el turbo, acelerando o desacelerando según los requisitos del piloto, y gracias a él los monoplazas de Fórmula 1 tienen prácticamente cero turbo lag. A diferencia del anterior, la energía recuperada por este MGU es ilimitada, pudiendo proporcionar hasta 4 megajulios de energía por vuelta al MGU-K. Eso es diez veces más que con el KERS.
El uso de los MGU
Ambos MGU están conectados eléctricamente entre sí y a las baterías, por lo que el piloto puede jugar con ellos para que el el MGU-K alimente el MGU-H para mejorar el comportamiento del turbo y la potencia neta del motor; o para que el MGU-H alimente al MGU-K para un boost; o para almacenar energía de ambos dispositivos para emplearla en un adelantamiento… Las configuraciones son múltiples.
Pensemos que MGU significa motor y generador, por lo que el MGU-H también puede entregar la potencia necesaria para comprimir el aire en momentos en que escaseen los gases de escape y se necesite potencia adicional, moviendo con ello el turbo.
La regulación de la FIA hace que todos los monoplazas tengan prácticamente las mismas cifras de potencia, lo que significa que los pilotos son los principales jugadores a la hora de influir en el resultado de una carrera. Es por ello que los pilotos tienen la capacidad de variar las diferentes configuraciones de la unidad de potencia y dictaminar cuánta energía recupera el ERS a través de los controles del volante.
Activación del sistema ERS
Probablemente recuerdes que el sistema KERS era activado por los pilotos a través de un botón localizado en el volante. Sin embargo, el sistema ERS es diferente, ya que la activación y desactivación de estos sistemas se lleva a cabo a través de los mapas de motor, que son una de las herramientas de trabajo más importantes de los ingenieros de la Fórmula Uno hoy en día. Gracias a estos, los equipos cuentan con infinidad de posibilidades en el gasto y distribución de la energía recuperada.
Como ya os he comentado, el uso del MGU se limita a 160 CV adicionales en cada vuelta, por lo que cada equipo debe elegir cómo gestiona tanto la recolección de la energía como el uso de la misma. Lo importante es que la recuperación de energía sea equilibrada, tanto desde los gases de escape y el turbo como desde las frenadas.
Adiós al MGU-H en 2021
A pesar de que todavía no ha sido certificado oficialmente, los planes de la FIA pasan por reducir los gastos de desarrollo de los monoplazas. La idea es que el ERS se estandarice junto con la centralita, algo que obligaría a los fabricantes de motores a trabajar con mayor profundidad en otras áreas. Con ello, desaparecería el MGU-H, dando mayor potencia al MGU-K para compensar la ausencia del primero. Además, el piloto tendrá control manual sobre el despliegue de potencia.
