MUNDIARIO repasa el nuevo reglamento de Fórmula 1: el retorno de los motores turbo

Motor Energy F1 de Renault para la temporada 2014/renault.com
Motor Energy F1 de Renault para la temporada 2014 / renault.com

Analizamos el reglamento relativo a los motores que goza de una precisión que seguramente habrá hecho desesperar a más de un ingeniero. Sigue la serie F-1 de MUNDIARIO.

MUNDIARIO repasa el nuevo reglamento de Fórmula 1: el retorno de los motores turbo

La temporada 2014 trae como principal novedad el retorno de los motores turbo que llegan para animar una competición algo aletargada en lo técnico. Sin embargo que nadie espere los salvajes motores de los 80, ya que la FIA se ha aplicado a fondo para evitar que vuelvan aquellas bestias que superaban con facilidad el millar de caballos.

El nuevo reglamento técnico cambia la denominación del propulsor, que pasa a llamarse “Unidad de Energía”, englobando al motor térmico, los motores eléctricos, acumuladores y las unidades que lo gestionan. La normativa para los motores es tan concreta que podría resultar entretenido jugar a los siete errores con dos motores de fabricantes distintos.

La cilindrada está establecida en 1.600cc y  el número de revoluciones se limita a las 15.000. Sólo se permite una configuración de 6 cilindros en V y a 90º, y el diámetro de los cilindros será de 80mm. Sólo pueden emplearse 4 válvulas por cilindro, y obligatoriamente 2 serán para admisión y las otras dos para escape. Incluso el diámetro mínimo del vástago de válvulas está fijado en 4,95mm. El caudal máximo de combustible es de 100kg/h, y la presión de inyección de 500 bar. Y es que por fin la FIA se ha dado cuenta que si hay modelos de serie con inyección directa de gasolina desde hace más de diez años (a día de hoy la mayoria), será por algo.

Las limitaciones van más allá, así sistemas que son habituales en los vehículos de serie como colectores de admisión variables, turbo de geometría variable o distribución variable no están permitidos. La lista de obviedades del reglamento llega al extremo de “obligar” a que los cilindros sean circulares, que sean todos iguales, que las válvulas vayan montadas en la culata, o que funcione con 4 tiempos.

El nuevo turbo

En el caso del turbo, el reglamento tampoco deja mucho terreno a los experimentos técnicos, pero sí cierto margen. Conviene recordar que la sobrealimentación es una solución técnica que permite aumentar el rendimiento de los motores al forzar la entrada de aire, con una relación consumo/rendimiento muy favorable. Su efecto es relativamente sencillo, se trata de aprovechar los gases que salen del escape y desviarlos hacia una turbina para hacerla girar. A esa turbina se une un compresor a través de un eje solidario, así cuanto más gire la turbina, mayor presión de aire habrá en la admisión. El pequeño “problema” es que hasta que los gases de escape no generan una fuerza mínima, el compresor no comprime el aire, y una vez esa fuerza es generada se desata una reacción en cadena. Es lo que se conoce como retraso del turbo o “lag”, y la clásica patada que pegaban los turbos en los ochenta.  En los vehículos de serie suelen montarse turbos de geometría variable, que modifican el diámetro de la turbina. Gracias a ello no hay retrasos en la entrega de potencia y desaparece el clásico tirón del turbo. Pero como ya hemos comentado dicha solución está vetada en Fórmula 1.

Sin embargo, aquí si tenemos una gran novedad (que ojalá llegue pronto a los coches de calle), y es el denominado MGU-H, que se trata de un motor eléctrico que va unido a la turbina y consigue dos efectos. Por un lado genera energía (poca) cuando la turbina gira pero no se necesita presión en la admisión, como en una frenada. El segundo efecto es el más interesante, ya que permite impulsar la turbina con el motor eléctrico, de modo que el turbo puede girar a más velocidad de la que le correspondería por revoluciones de motor.

Cuando se comprime el aire aumenta su temperatura, y en los turbos sucede lo mismo. Para mitigar el efecto se utilizan intercambiadores de calor, los denominados intercooler, con lo que se consigue que el aire entre al motor a temperaturas apropiadas. Se especula que estos turbos podrían trabajar hasta con 3 bar de presión, un coche de calle se “conforma” con 1,4, lo que dispararía la temperatura hasta más de 140ºC, mientras que lo ideal es que al motor llegue a menos de 40ºC.

Aún así diferentes

Pese a que el reglamento invita a pensar que todos los motores serán iguales, la realidad es bastante diferente. Si bien es cierto que los fundamentos son idénticos, hay apartados “libres” que darán mucho juego.  El diseño de las cámaras de combustión, algo fundamental en un coche de inyección directa de gasolina, es totalmente libre. Como también es libre el tamaño del turbo, y el diseño de los intercooler. Además también hay libertad para los componentes periféricos del motor y la entrada de aire.

Además estos motores traerán nuevos problemas asociados, y el mayor se ellos será el calor. En los antiguos V8, los gases de escape se echaban al exterior casi desde la salida del motor, aunque Adrian Newey hiciese algún artificio extra por el camino. En los nuevos motores, los gases de escape tienen que circular por el vano hasta llegar al turbo y además hacerlo a la máxima temperatura posible. Por si fuera poco, el intercooler también será una fuente de calor que también habrá que disipar, cuando mayor sea su tamaño mejorará el rendimiento del motor, pero restará eficiencia aerodinámica.

Por último está el ERS, que sustituye al conocido KERS, y su funcionamiento es totalmente diferente. De hecho compromete el funcionamiento de todo el motor, por lo que bien merece su propio artículo.

La conclusión es que pese a la rigidez de la FIA, los fabricantes serán capaces de extraer mucho más de lo que se espera. De hecho todo el mundo esperaba que los nuevos monoplazas fuesen mucho más lentos, y en los test de Barheim hemos podido comprobar que las diferencias son mucho menores de lo esperado.

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