La técnica F1, a tu alcance: Recuperando energía a chispazos, el ERS

AmpliarRenault Energy F1, KERS - LaF1Motor Renault Energy F1 y su ERS (MGU)

Comentaba la semana pasada el cambio del motor térmico, el regreso de los V6 Turbo a la escena formulística. Pero éste no es el último cambio en la mecánica. Pasemos ahora pues, a un plano más eléctrico. ¿Dónde se ha ido la K del KERS? 

En el fondo sigue ahí. Ahora el ERS se compone de dos sistemas, el cinético de toda la vida –esto es, de hace unas temporadas–  y uno llamado térmico, aunque nada tiene que ver con un motor de explosión.

 

La dualidad motor-generador eléctrico

Pongámonos en lo básico. El principio del KERS, ERS o cualquier otro sistemita de estos, es la reversibilidad de los motores eléctricos. Si se les aplica energía, se mueven; y si se les aplica movimiento, generan energía. 

Un motor eléctrico –os explicaré un tipo, porque esto es un mundo, hay miles de tipos distintos– se compone de varios bobinados de cable en la periferia del motor, a los cuales se les aplica una corriente, convirtiéndose en electroimanes. Los motorcillos eléctricos más pequeños (como los de juguetes, los memorables Scalextic) utilizan imanes permanentes y bobinas aparte, por reducción de espacio y energía utilizada. Esta parte se denomina estator, pues queda estática.

La parte central, llamada rotor, se compone de otras bobinas por las que circula electricidad. Giran, claro, así que se soluciona con unas chapitas llamadas delgas y unas escobillas metálicas. La interacción de esta corriente eléctrica con el campo magnético creado por las anteriores, hacen que el motor comience a girar.

Lo dicho, aplicamos electricidad en las bobinas, el motor se mueve. Ventajas de estos motores: el rendimiento es altísimo –no nos extrañe a estos niveles un rendimiento bastante superior al 90%– y la entrega de par es instantánea, manteniéndose lineal casi hasta el final del desarrollo.

Démosle la vuelta a estas maravillosas máquinas. Si movemos el eje, induciremos una corriente en las bobinas. La magia del magnetismo. Tenemos entre manos un generador de electricidad que usaremos en el momento adecuado.

El esquema de abajo explica un motor como el que he mencionado antes. La parte en rosa es el estator, que tiene tanto un polo norte como un polo sur, y la parte sin colorear es el rotor.

esquema.jpg

 

El nuevo ERS

El sistema actual data de 2009. Williams también desarrolló un sistema de KERS que entraba en la definición, con un volante de inercia. Lamentablemente esta innovación no fue a más por problemas de peso y espacio. Mismos motivos que llevaron a los equipos a decidir unánimemente su no utilización en 2010, hasta su desarrollo completo.

558px-kers_flywheel.jpg

El sistema clásico pasa a llamarse ERS-K. Vamos, lo mismo, pero ¿qué sería de la Fórmula 1 sin marketing, amigos? Éste se acopla a la transmisión. En aceleración, funciona como un motor, añadiendo un empuje extra al motor tradicional durante un período de tiempo limitado. Y aquí es donde viene una de esas genialidades de la ingeniería, dos ventajas por una, la frenada regenerativa.

En frenada, actúa como generador, recargando las baterías, aprovechando esa energía que por lo general se perdía. No solo eso, sino que como ofrece resistencia –como bien sabréis los que en vuestra bici utilizáis, o sufrís mejor dicho, una dinamo para encender las luces- ofrece una ayuda a la frenada, semejante al freno motor.

Tenemos otro sistema en ciernes, el ERS-H. Como decía, nada que ver con un motor térmico, aunque la H venga de Heat. Es el sistema que os comentaba el otro día en el anterior artículo, ese motorcillo eléctrico acoplado al turbo. El funcionamiento es el mismo, actúa como motor para eliminar el turbo lag, y como generador en frenada para detener la turbina.

Actualmente el KERS pesa poco menos de 17 kilogramos, y ofrece una potencia de 60 kW durante 6,67 segundos. Esto son 81'5 caballos. No confundir con los bhp –Brake Horse Power–, vendrían a ser 80 bhp. Estos ingleses y sus unidades de medida...

Al cambio salimos ganando este 2014, dos sistemas combinados, más potencia, más tiempo de utilización... En total, contamos con 163 caballos durante 33,3 segundos por vuelta. El doble de potencia durante cinco veces más tiempo. Que por cierto, el tiempo de utilización por vuelta no son cifras aleatorias, viene de la división de la cantidad máxima de energía fijada por vuelta –500 MJ– entre el tiempo utilizable:

ecuacion.jpg

Vamos, que no ha sido una cifra que les pareciera divertida por ser periódica. Además, el incremento de peso de los dos sistemas combinados y la batería más grande se compensa con creces con la potencia extra.

Básicamente este es el ERS. Con la excusa de la ecología le añadimos algo de chispa a nuestro deporte favorito. ¿No está mal, verdad?

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5 comentarios
Imagen de jero30
thanks,sorry
Imagen de jero30
gran articulo,si señor...tjanks
Imagen de rauda
Aplausos. Una siempre aprende con este tipo de artículos. :D
Imagen de psantos
[#1 Stavelot] Muy buena pregunta Stavelot. He supuesto que se trataba de límite para el ERS-K, pues es el sistema que entrega potencia directamente. En cualquier caso, el ERS-H solo se usa para poner en marcha el turbo, no creo que llegue a utilizarse esos 33 segundos.
Imagen de Stavelot
Oh, muy bueno otra vez. Son cortos perointensos, jajaja. Me gusta la curiosidad del tiempo de KERS para cada vuelta, jejeje. Pero una pregunta Pol… esos 33 segundos son sólo para el ERS-K o también para el ERS-H???
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