En 2014 la Fórmula 1 sufrirá una convulsión con la llegada de los nuevos motores turbo. Siguiendo la tendencia de los coches de calle de reducir la cilindrada de lo motores y turboalimentarlos, los actuales V8 de 2,4 litros aspirados darán paso a motores mucho más pequeños, V6 de 1,6 litros con turbo. Renault, uno de los tres fabricantes que se ha comprometido a fabricar estos nuevos motores, ha sido el primero en enseñarnos el suyo. Aunque no es el diseño definitivo, nos permite comenzar a comprender cómo funcionarán estos propulsores.

Motor Renault F1 turbo para el 2014

Aunque la normativa técnica sigue siendo restrictiva, definiendo elementos clave como el ángulo de la V, el número de válvulas y el diámetro de los cilindros (80 mm), existen miles de alternativas en otros aspectos en un motor turboalimentado y con varios sistemas de recuperación de energía. Además ha habido una cierta relajación en los materiales que se pueden emplear, como el magnesio, ahora prohibido, y que se podrá emplear en algunos componentes para ayudar a los técnicos a llegar al peso mínimo del motor. El bloque y la culata seguirán siendo de aluminio.

Mientras que los actuales motores V8 están limitados a 18.000 rpm, los V6 no podrán pasar de 15.000rpm, aunque es probable que no lleguen a girar tan rápido por el limite que existirá en el caudal de combustible que se podrá inyectar en el motor, un factor clave. El caudal en ningún momento podrá ser superior a 100kg/h, y el modo de inyectar el combustible en el cilindro marcará la diferencia con la introducción de la inyección directa. Hasta ahora no estaba específicamente prohibida la inyección directa, pero existía un límite de presión de gasolina que hacía imposible utilizarla, así que aquí, y al contrario de lo que suele suceder, la F1 se beneficiará de la experiencia lograda con los coches de calle.

El principal cambio para los diseñadores de motores será la reintroducción del turbo, ausente en la Fórmula 1 desde 1988. Las normas estipulan que los coches pueden montar un sólo turbo, y que su eje debe de estar paralelo al cigueñal del motor y a menos de 25 mm de él, lo que se traduce en que sólo puede ir delante o detrás del motor, y como los escapes tienen que salir hacia atrás del coche es muy probable que todos los motores lleven el turbo detrás.

Todos los coches montarán intercoolers para enfriar el aire, por lo que los aerodinamistas tendrán que encontrar el mejor lugar donde colocarlos. Con el límite de caudal de combustible la presión del turbo rondará los 2-3 bares, y la temperatura del aire en la salida del compresor rondará los 140-150ºC, por lo que por eficiencia volumétrica y resistencia a la detonación, enfriar el aire proporcionará una mayor eficiencia del motor. Así que el intercooler será otro conjunto a refrigerar y habrá que buscar el equilibrio porque los aerodinamistas preferirían no tener que crear nuevas entradas de aire y alojar otro radiador, mientras que los motoristas querrán enfriarlo lo máximo posible.

Motor Renault F1 turbo para el 2014 en el banco de pruebas

Aunque el motor V6 por sí solo no será tan potente como los actuales V8, todo el conjunto sí que lo será gracias a la introducción de sistemas híbridos mucho más potentes que los actuales KERS, y éste es sin duda uno de los mayores retos en los nuevos motores. Habrá dos motores-generadores eléctricos, uno el cinético, que es esencialmente el KERS actual, y otro para la recuperación de la energía calorífica. Lo realmente complicado será cómo configurar el funcionamiento del conjunto de motor de gasolina y los dos eléctricos.

En un motor turbo convencional los gases de escape pasan por una turbina y se utiliza la presión y el calor de los gases para hacer girar la turbina, que a su vez hace girar el compresor. Es decir, convierte parte de la energía calorífica en energía mecánica para hacer funcionar el compresor. Pero en la próxima generación de motores de F1 la turbina hará girar, además del compresor, el motor-generador de recuperación de energía calorífica, a más de 100.000 rpm.

Así que existen muchas maneras estratégicas de gestionar la energía, y a muchos niveles. Por ejemplo, para eliminar el tiempo de respuesta del turbo, los F1 no emitirán las típicas explosiones de los sistemas anti-lag de un WRC, sino que utilizarán la energía eléctrica almacenada para proporcionar la potencia necesaria a las ruedas si el piloto pisa el acelerador y el motor no puede ofrecer toda la potencia que el piloto demanda porque el turbo aún está cogiendo velocidad. Pero también se puede utilizar la energía eléctrica almacenada en las baterías para acelerar el turbo.

Habrá que elegir por tanto en cada momento, y en periodos muy cortos de tiempo cómo gestionar la potencia ofrecida por el motor de combustión, la energía eléctrica de las baterías y los dos motor-generadores. Cada vez que se recupere energía con cualquiera de los motor-generadores habrá que elegir si utilizar esa potencia para alimentar el otro motor-generador o almacenarla en las baterías. Desde el punto de vista de la eficiencia es mejor usarla directamente con el otro motor-generador en lugar de almacenarla y volver a sacarla, lo que produce pérdidas. Pero puede ser mejor para el tiempo por vuelta utilizarla después a pesar de las pérdidas, no sólo acelerando el coche directamente sino acelerando el turbo.

La gestión de tantas variables añadiendo situaciones como adelantamientos o el uso del DRS creará muchos dolores de cabeza a los ingenieros de pista. Intentar acabar una carrera en el menor tiempo posible con una determinada cantidad de gasolina será un reto brutal. Como curiosidad, recordar que en sus pasos por boxes los F1 tendrán que hacerlo con el motor de gasolina parado, en silencio, utilizando únicamente energía eléctrica.

fuente: racecar engineering

12 COMENTARIOS

  1. Vaya tela…..me encanta, nuevos retos para los equipos, ya no solo se van a divertir los aerodinamistas, sino que también los motoristas van a tener mucho trabajo, los que les reclamaban mas protagonismo al respecto, están de enhorabuena.

    Todas estas nuevas opciones van a abrir un abanico muy amplio de configuraciones, tener que conjugar un motor de gasolina con 2 eléctricos para conseguir un determinado tipo de comportamiento, va a ser tarea ardua, la inclusión del turbo, la inyección directa… hará que la gestión electrónica crezca exponencialmente.
    Para economizar combustible, imagino que estos motores incluirán sistemas de recuperación de gases, esto hará que el motor parezca un amasijo de tubitos por todos lados.

    Saludos

  2. FELICITACIONES ION POR LA NOTA.
    Pero como escapa a mis conocimientos rutinarios,evitare realizar,cualquier comentario,si lo voy a realizar,»cuando tenga pruebas,como informes técnicos de motores en funcionamiento, relación diámetro/ carrera, cámara de combustión,relaciones de compresión volumetrica y formas de acople del motor con el turbo,y el sistema nuevo de recuperación de energía caloríficas (pese a tener ya varios valores),y una información parcializada de la nota,tuya en este enlace http://www.racecar-engineering.com/news/renault-reveals-2014-f1-engine/,que normalmente leo,pero no soy suscriptor.
    Acepto toda la información tan bien detallada,pero como soy antiguo,espero hechos concretos y realidades,
    base de mi modesta experiencia,
    En mi vida,vi desarrollos muy fantasiosos y promesas no cumplidas,y ante desengaños de un estudio ambicioso y la realidad en un dinamo-metro,soy desconfiado.
    Un tema es predecir,otro es la realidad,no puedo entender,que un coche circule por boxes con energía eléctrica,y «AHORA LOS MOTORES COCHES DE CALLE ESTÉN MAS DESARROLLADOS EN EL SISTEMA DE LA «INYECCIÓN DIRECTA»QUE EN UN F1 Y ESTA FUTURA F1 SE BENEFICIE DE ELLO».con sinceridad,me suena a fantasía pero factible.
    Tengo miles de pregunta,pero prefiero no opinar,»YA TU NOTA EXIME DE CUALQUIER COMENTARIO ANEXO».
    EL MOTIVO DE LA INYECCIÓN DIRECTA COMO INDIRECTA,ES ANTIGUA EN F1.
    Agradezco toda la información de tu nota, suministran-dome una mayor experiencia, ampliando mi punto de vista del reglamento.
    GRACIAS POR EL ARTICULO,MUY BUENA EXPLICACIÓN,MUY INSTRUCTIVA.
    SALUDOS.

  3. HAY COMENTARIOS Y NOTAS QUE NO EXPRESAN REALIDADES.
    NO ES NI DEBATIR,NI DISENTIR CON NADIE,PERO ME AJUSTO A REALIDADES, HUBO «INYECCIÓN DIRECTA BOSCH», «INYECCIÓN INDIRECTA LUCAS» Y «INYECCIÓN ELECTRÓNICA DIGITAL MAGNETI MARELLI. ver un enlace http://www.elenaferrari.net/pg_02.htm este enlace también http://www.elenaferrari.net/pg_04.htm y este otro http://www.elenaferrari.net/pg_05.htm y no quiero remitirme a la inyección directa mecánica de años atrás en otras marcas.
    SALUDOS A TODOS,EN LA INYECCIÓN DIRECTA MECÁNICA,TENGO VARIOS AÑOS DE EXPERIENCIA,EN CURSOS Y PRACTICA REALIZADOS,»HABLO Y ESCRIBO CON PROPIEDAD»

  4. Pata que no quede ni lamas mínima duda,verifique en que coche de F1 la vi primero ver enlace http://www.jmfangio.org/mercedesw196.htm la inyección directa BOSCH mecánica,algo que en 1955 me llamo la atención,ya que en aviación lo que llamaban inyección era un carburador a diafragmas que inyectaba constantemente al motor PW 2800,y tenia «CORRECTOR de ALTIMETRÍA».
    Es un placer aportar colaboración.
    SALUDOS A TODOS.

  5. ESCRIBIR NO CUESTA NADA,EXPLICAR MENOS,PERO APORTANDO PRUEBAS ES MAS SEGURO.
    Mi final,de carburista después de casi 50 años y mi edad para jubilarme y dramas en mi vida,»fue este el gran problema, que necesito comentar».
    Yo trabaje mucho con inyección mecánica y carburadores,pero «cuando llego la tecnología de la computadora» en el DATSUN 280,y otros coches entre 1979/82,motivados por problemas personales no pude adaptarme a la novedad que era el futuro,como había pocos coches y yo no tenia un analizador de gases de escape LASER, evite repararlos,fue mi error, ver enlace http://www.portalcoches.net/blogs-coches/Si-tiene-ruedas…-me-gusta/Carburacion-VS-Inyeccion/22/78.html si trabaje con coches de carrera,y varios con ese tipo de inyección,pero después de conversar largamente con varios ingenieros en el tema, llegue a una conclusión «que la cartografía de la computadora,no se puede modificar». Reglamentariamente porque es una unidad sellada,,y eso que experimentamos con valores distintos en sus sensores,entonces un gran amigo,me pago un pasaje y estadía y me envió a una fabrica y me dice,trae toda la documentación posible si fui,y el resultado era el mismo de mi pensamiento,entonces la «trampa era con los mismos valores realizar varias pruebas»,lo realice,»me pagan para real-izarlo»,y logre algo con el encendido de entonces «atrapar el vació y retenerlo».
    Pero después de varias carreras un comisario técnico muy amigo,me dice «TURCO TE FELICITO»,por la amistad que nos une,esta vez lo paso,»pero en la próxima no te salvas de una suspensión», di los saludos correspondientes y me retire por motivos personales.
    NUNCA MAS TRABAJE EN UN ENCENDIDO E INYECCIÓN ELECTRÓNICA.»a los amigos no se los traiciona» CHAU,
    DISCULPEN COMENTAR MIS VIVENCIAS,SOY UN MECÁNICO ANCIANO,QUE ESTA EN EL CAMINO DEL REGRESO,SALUDO A TODOS.FIN.

  6. PERDONEN MI OLVIDO,hubo un corte de luz y no tuve tiempo de agregar el carburador inyección stromber de aviacion,este es un informe ver enlace http://www.flap152.com/2008/06/motores-carburacin-y-carburadores.html están descritos todos los sistemas en los cuales estudie y trabaje,AL MARGEN,AL DAR DE BAJA A LA FLOTA A PISTÓN ME QUEDE CON MANUALES ORIGINALES DE 1940,DE RECUERDO.ahora si FIN.(reitero las gracias por la atención,de permitirme comentarlo)
    SALUDOS.CHAU.

  7. Me encanta que haya evoluciones en los motores de la formula1 y ver los inventos que se le ocurriran a los motoristas. Quizás dejemos de hablar tanto de Newey y empecemos a hablar más de ingenieros de motores que también tienen mucha importancia.
    Si las baterías las usan para mover solo la turbina, como se va a desplazar el coche por el pit lane con el motor apagado? Si solo unan una bateria para el turbo y la otra para que se mueva por el pit lane podrían poner una «bateria» muy pequeña y distribuir mejor los pesos del coche. Es probable que veamos muchas diferencias de un monoplaza a otro, y espero que esto no haga como pasó con brawn o redbull que un equipo de con la tecla y destaque sobre los demás. No quiero una F1 con un equipo dominador. Un saludo.

  8. ATENTO AL COMENTARIO DE MI AMIGO EL INGENIERO techf1,¿me pregunto,el porque de un salto tan grande?,no seria mas lógico,desarrollar primero el motor y turbo,y progresivamente agregar el resto de las novedades,MOTOR CON TURBO, KERS Y DESPUÉS EL NUEVO SISTEMA, leí un comentario,que lo puedo copiar y pegar,pero prometí hablar de FERRARI solamente,pero se trata de un equipo famoso y una marca japonesa también.
    TODA ESTA «LOCURA,CUESTA DINERO,Y MUCHO EN DESARROLLOS»,¿pensaron en los equipos que no pueden,seguro que no?.
    En nombre del «vanguardismo tecnológico»,esto va a terminar como ciertos países de EUROPA,en un grave DÉFICIT y muchos equipos borrados del mapa actual.¿PENSARON,SEGURO QUE NO? CHAU.

  9. PD, repetí ex-profeso dos veces lo mismo «PENSARON,SEGURO QUE NO».es para que se concerté,en las realidades del mundo en que vivimos.no quiero hablar ni escribir mas del tema,en tantos años «vi aparecer y desaparecer,e

  10. continuo: EQUIPOS,y previendo una futura tormenta con lluvia,abro el paraguas,»LOCO NO ESTOY» todavía razono.Esto es meteorología,preventiva,»es un aviso,no sea que por ser super-modernos,nos precipitemos al abismo».
    SALUDOS A TODOS.CHAU.

  11. BUENOS DÍAS/TARDES.
    Repasando toda la nota,hay puntos oscuros para mi precario conocimiento electrónico,motivos de evitar opinar a fondo,puedo hablar de la parte MECÁNICA en profundidad,pero de la electrónica de ultima generación solamente de oído o lectura,entonces me pregunto «el porque no se pudo concientizar/concienciar,opiniones distintas» antes de hacer un reglamento tan MILLONARIO en desarrollos,es el motivo fundamental de no compartirlo.
    No me opongo a un desarrollo,acorde a la F1,es lógico,»ES EL ESPEJO,DONDE TODOS MIRAN FUTURAS TECNOLOGÍAS «,pero mi mente recuerda,hechos mas renovadores y los fracasos posteriores.
    Saludo a todos y mi agradecimiento al amigo ION EMPARAN,POR PUBLICARLO. CHAU.

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