¿Por qué el motor Mercedes es superior?

El equipo Mercedes ha dominado el inicio de esta temporada con cuatro pole-positions y cuatro victorias en cuatro carreras, en esta nueva era turbo. Pero, ¿por qué son tan rápidos? La respuesta está en su motor, una obra maestra de la ingeniería. Una característica única de este motor V6 turbo hace que produzca más potencia y sea más eficiente que los motores rivales de Ferrari y Renault, y su posición como equipo de fábrica hace que puedan explotarla mejor que los clientes a los que suministran sus motores.

Sistemas de recuperación de energía

Los nuevos motores de F1 son piezas tecnológicas muy complejas e innovadoras. Combinan un motor de 1.600 cc turbo V6 con dos diferentes sistemas híbridos. Un motor-generador unido al eje trasero (MGU-K) recupera energía cinética en las frenadas, y la almacena en baterías para emplearla posteriormente en aceleración. La cantidad de energía que puede ser almacenada está limitada por la normativa técnica.

Un segundo motor-generador se encuentra unido al turbo (MGU-H), recuperando energía del eje del turbo, que gira empujado por los gases de escape. Esta energía puede emplearse para acelerar el turbo antes de que el piloto acelere, para eliminar el retraso de su respuesta, o aplicarse directamente a las ruedas traseras para incrementar la potencia. La cantidad de energía que se puede recuperar con el MGU-H es ilimitada, por lo que toda la energía que pueda recuperarse del turbo es potencia «gratis» para el motor, de ahí su importancia a la hora de sacar rendimiento de estos nuevos motores.

El secreto del motor Mercedes

Los motores turbo utilizan un compresor (en azul en los dibujos) y una turbina (en rojo) para generar más potencia que un motor atmosférico del mismo tamaño. Los gases de escape hacen girar la turbina, y la turbina mediante un eje hace girar al compresor, que comprime el aire antes de meterlo al motor. Después ese aire comprimido se hace pasar por un intercooler para enfriarlo y hacerlo más denso para una mayor eficiencia antes de introducirlo al motor.

Normalmente la turbina y el compresor van uno junto al otro, pero Mercedes los ha separado, de forma que el el compresor está en la parte frontal del motor y la turbina en la trasera. Esto proporciona varios beneficios; el aire que comprime está más frío, por lo que el equipo puede emplear intercoolers más pequeños, reduciendo peso y ocupando menos espacio. El flujo de aire tiene que recorrer menos distancia a través del compresor y el intercooler para llegar a los cilindros, lo que reduce la pérdida de presión y aumenta la potencia.

Este diseño reduce la cantidad de conductos necesarios para el motor, reduciendo el peso y mejorando la distribución de masas. También reduce el tiempo de respuesta del turbo, por lo que se necesita menos potencia del motor-generador unido al turbo para hacerlo girar antes de que el piloto pise el acelerador. Esa potencia eléctrica puede emplearse directamente en las ruedas traseras. La reducción del tamaño del intercooler y de los conductos significa que la carrocería puede ser más delgada, mejorando la aerodinámica.

Además de reducir la trasferencia de calor entre las dos partes del turbo, tener el compresor y la turbina separados permite montar la MGU-H entre los dos elementos y hacer que uno de ellos o los dos trabajen, por medio de embragues. Esto lo hace más eficiente, porque los gases de escape no tendrán siempre que hacer girar el compresor y/o la MGU-H, o el motor-generador puede hacer girar sólo el compresor.

Los equipos cliente de Mercedes no han sido capaces de sacar tanto provecho del motor como el equipo de fábrica porque no sabían mucho sobre el motor, por lo que no pudieron optimizar sus coches alrededor de él. Cuando tuvieron más información sobre el motor, la configuración básica del coche ya estaba definida. Sin embargo Williams, Force India y McLaren están demostrando la gran ventaja con la que cuentan con ese motor.

Los problemas de Ferrari y Renault

Ferrari también tuvo la misma idea que Mercedes y su compresor también está separado de la turbina, pero el equipo italiano no llegó tan lejos como Mercedes y su compresor está sólo a un tercio de distancia a lo largo de la «V» del motor en lugar de al otro lado. Quizás estuvieran preocupados por poder controlar las vibraciones del eje que une el compresor y la turbina, puesto que gira a 120.000 rpm. Cualquiera que sea la razón, en Ferrari pueden estar lamentándose de haber tenido la idea clave en el rendimiento de los actuales F1, pero sin llegar tan lejos como podrían haberlo hecho.

Aunque es difícil saberlo con certeza por el secretismo de los fabricantes de motores, se cree que el motor Mercedes tiene unos 40cv más que el Ferrari, y que el Ferrari tiene una pequeña ventaja en rendimiento respecto al Renault. El Renault parece ser el perdedor en áreas clave como la potencia, el consumo de combustible y el uso de los sistemas híbridos. Ferrari sufre problemas similares, y la potencia del motor llega de forma demasiado brusca, lo que agudiza sus problemas de tracción saliendo de las curvas. También sufre una falta de potencia máxima, que podría ser resultado de una MGU-H que no es capaz de almacenar la suficiente energía como para mantener el empuje hasta el final de las rectas.

Los problemas de Ferrari en la recuperación de energía también podrían estar influenciados en su dificultad para generar calor en los neumáticos, lo que hace más difícil para la MGU-K recuperar energía en las frenadas. Los equipos con motores Ferrari o Mercedes creen que no pueden almacenar la suficiente energía para proporcionar energía eléctrica durante tanto tiempo como los Mercedes durante las carreras, como resultado de la mayor eficiencia del MGU-H del Mercedes.

El problema para Renault y Ferrari es que hay un proceso de homologación que prohíbe cualquier desarrollo durante la temporada, y sólo permite realizar cambios por problemas de fiabilidad, ahorro de costos o seguridad. Se puede modificar el software, pero no hay posibilidad de cambiar la arquitectura fundamental del motor hasta el próximo año, por lo que la ventaja de Mercedes, o gran parte de ella, se mantendrá probablemente toda la temporada.

fuente: bbc y formula1.com