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El retorno del KERS

Con la reintroducción del KERS en 2011, vamos a recapitular el hardware que interviene en su composición y cómo podría influir en el diseño de los monoplazas del 2011.

El KERS (Kinetic Energy Recovery System), o sistema de recuperación de energía cinética, permite obtener energía cuando los F1 frenan para almacenarla, y después poder liberarla para proporcionar una potencia extra durante 6,7 segundos/vuelta.

Después de su poco exitoso estreno en 2009, los equipos decidieron no emplearlo en 2010 como medida de contención de costes. Pero en 2011 volverá, aunque seguirá siendo opcional.

¿Qué es un sistema KERS?

El sistema KERS se compone de tres elementos principales: el motor-generador que genera la potencia en frenadas y la libera cuando se utiliza el KERS, las baterías para almacenar la energía, y la unidad de control que controla todo el proceso.

–  Motor-generador (en amarillo)

– Baterías (en rojo)

Unidad de control (en azul)

Motor-generador

Motor generador de Magneti Marelli utilizado por Ferrari y Renault

Montado en la parte delantera del motor, está unido a un engranaje colocado en la parte delantera del cigueñal. Trabaja en dos modos, uno recuperando energía de las frenadas para convertirla en energía eléctrica que se almacena en las baterías, y otro haciendo lo contrario, devolver la energía de las baterías para funcionar como motor cuando se aprieta el botón del KERS. Por las elevadas revoluciones a las que gira y la gran corriente eléctrica generada y liberada, por lo general los equipos lo refrigeran con agua o aceite.

Baterías

Batería Mclaren-Mercedes con sistema de refrigeración por agua

Aunque se han desarrollado volantes de inercia para almacenar la energía, en 2009 sólo se utilizaron baterías eléctricas de ion-litio. Formadas por alrededor de 40 celdas individuales duran dos carreras, y normalmente van montadas en el suelo de los pontones, por debajo de los radiadores. Al ser cargadas y descargadas varias veces cada vuelta se calientan mucho y necesitan sistemas de refrigeración por agua o aceite, incluso con su propia bomba y radiadores.

Unidad de control

Unidad de control Magneti Marelli

La unidad de control tiene dos funciones, una la de invertir y controlar la conmutación de la corriente entre las baterías y el motor-generador, y la otra la de supervisar el estado de las celdas de la batería. Esta última función es fundamental, porque la eficiencia de las baterías se reduce si una de las celdas falla, además de que esa celda puede recalentarse y provocar problemas de seguridad.

Con los 400 KJ que se permiten almacenar como máximo, el sistema proporciona 80 cv de potencia durante 6,7 segundos, aproximadamente una ventaja de 3 décimas/vuelta, pero los equipos que lo emplearon en 2009 tuvieron muchas dificultades para mejorar con él los tiempos por vuelta. El motivo estaba en el peso del conjunto (un mínimo de 25 kg) y en su localización. Los slicks delanteros que se empleaban, más anchos que los actuales, demandaban una distribución de pesos muy adelantada, con el 49% del peso apoyado en el eje delantero, por lo que los componentes del KERS montados por detrás del centro de gravedad del coche les dificultaba desplazar el peso necesario hacia delante.

KERS en 2011

En 2011 los KERS tendrán los mismos requerimientos que en 2009 en cuanto energía almacenada y descargada, pero el problema de reparto de pesos será mucho menor con neumáticos delanteros más estrechos, un reparto de pesos fijo para los neumáticos Pirelli (45,5-46,7% delante y 53,3-54,5% detrás), y un peso mínimo de los coches elevado de 620 a 640 kg.

Lo que sí que será un reto para los diseñadores es el alojamiento de los componentes del KERS, especialmente las baterías. Con la prohibición de los repostajes los equipos han ampliado los depósitos de combustible hacia los pontones, lo que ha obligado a realizar radiadores más largos y estrechos. En 2011, con las baterías del KERS, los pontones tendrán que ser algo más voluminosos, lo que penalizará algo la aerodinámica, aunque no lo suficiente como para anular la ventaja (0.3 s/vuelta) que proporciona su potencia extra.

SISTEMAS ALTERNATIVOS:

KERS hidráulico

KERS hidráulico

Una alternativa al sistema de baterías eléctricas que se podría ver en 2011 es el empleo de la hidráulica. Este sistema tiene sus limitaciones, pero con el actual límite de almacenamiento de energía podría aplicarse. El KERS hidráulico constaría de una bomba en lugar del motor-generador, y un acumulador en lugar de baterías. Un sencillo sistema de válvulas haría que en las frenadas, la bomba enviara aceite al acumulador, o al pulsar el botón del KERS, que el aceite volviera a la bomba haciéndola girar y produciendo potencia.

KERS con volante de inercia

Volante de inercia para KERS similar al desarrollado por Honda en 2009

Honda lo desarrolló para su coche del 2009 antes de su retirada de la F1, y Williams también lo tiene desarrollado. El volante de inercia sustituiría a las baterías a la hora de almacenar la energía, haciéndolo como energía cinética (pueden girar hasta a 80.000 rpm) y no eléctrica.

En el caso de Honda en 2009, además del volante de inercia, también desarrolló un sistema eléctrico (motor eléctrico y baterías)

KERS HONDA 2009

Las baterías se colocaban en la parte delantera del monocasco, con lo que el reparto de pesos sería algo más favorable, mientras que el motor se integraría al motor por la parte delantera del cigüeñal. Lo curioso del tema es que la mayor parte de problemas que tuvo Brawn en la temporada 2009 con el coche venían de falta de agarre en las ruedas delanteras e incapacidad para calentar los neumáticos de tal tren, con mucho subviraje.

Al ver cómo iba a ser el KERS de Honda podemos hacernos a la idea de las razones de tal problema, y es que el coche estaba diseñado para cargar con el peso de las baterías, y al eliminarlas, Brawn tenía que lastrar salvajemente el spliter frontal para poder tener el reparto que ellos deseaban.

 

Fuente: scarbs F1 y http://www.greencarcongress.com/2010/11/hondas-f1-kers-motor-60-kw-21000-rpm-7-kg.html

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