sábado, 20 de febrero de 2010

KERS: La aventura fallida - Parte 1


Así funciona el KERS y esto es lo que le espera
KERS: La aventura fallida - Parte 1
KERS © Sutton - Fery Press
En una disciplina tan popular y tan criticada por su poca eficiencia energética, es posible que haya una vía abierta que lleve a los monoplazas a convertirse en máquinas más comprometidas con el medio ambiente augurando para ellas un futuro híbrido y, quién sabe si en un futuro lejano podamos olvidarnos del característico rugido de los híper-revolucionados motores de Fórmula 1 por silenciosos dispositivos eléctricos. Es por ello, que este trabajo ahonda en el cuándo, cómo y porqué funciona este ingenio así como las posibilidades de su desarrollo en un futuro cercano.

1. Introducción

Numerosas han sido las quejas que ha recibido la Fórmula 1, por ser un deporte poco comprometido con el medio ambiente y en algunos casos, incluso aburrido debido a la dificultad de los adelantamientos. Es por ello, que sus ingenieros y dirigentes se dispusieron a buscar posibles soluciones para mitigar estos dos problemas. En la reglamentación se incluyeron modificaciones como la reducción de la carga aerodinámica generada por los monoplazas, la recuperación de los neumáticos lisos o Slicks y la introducción de un nuevo sistema de entrega de potencia extra llamado Push to pass. Esta última novedad consiste en la pulsación de un botón que acciona un dispositivo que incrementa la potencia del vehículo permitiendo al monoplaza alcanzar una mayor velocidad punta y adelantar con mayor facilidad. Esta tecnología fue desarrollada en las fórmulas estadounidenses Indy y Champ Car (ver Fig. 1).
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Fig.1 Fórmula Indy. Competición donde el Push to Pass es ampliamente usado. © Indy Car Series
En estas modalidades, este dispositivo se basa en la adición de Óxido Nitroso (N2O); este gas (que a altas presiones se licua) al ser inyectado en el motor, provoca un repentino aumento de la potencia del mismo durante un corto periodo de tiempo. Esto se debe a que a las condiciones en las que se produce la inyección (300°C) se da un proceso por el cual las moléculas de de Óxido Nitroso se descomponen en:
2 N2O > N2 + O2
Al separarse el oxígeno, la mezcla se hace más rica con lo que se puede quemar más combustible en un instante, además el nitrógeno, hace de pantalla y enfría la temperatura del motor en 20°C evitando el sobrecalentamiento. Pero el gran problema del uso de este compuesto radica en las emisiones que provoca, y que es un gas de efecto invernadero. Como mucha gente sabe, tradicionalmente la visión de la contaminación en EEUU es menos estricta que en Europa (aunque es tendencia ha cambiado radicalmente en muchos estados norteamericanos); aunque el espíritu de la idea era bueno; no las formas a los ojos de la Fórmula 1. Aunque en 2009 se ha introducido un sistema basado en revoluciones extra llamado Power Boost.
La razón por la que se desechó emplear N2O como sistema de propulsión extra es porque la F1, en Europa, es frecuentemente acusada de ser un deporte tremendamente ineficiente desde el punto de vista energético. Además en los tiempos de inestabilidad económica que corren, es muy difícil conseguir un buen patrocinador para sufragar los gastos en los que incurre una escudería a lo largo de la temporada: desplazamiento, evoluciones, etc. No hay que olvidar que este deporte tiene detrás de él una gran maquinaria propagandista; incluso el desaparecido equipo Honda F1 (posterior Brawn GP y actual Mercedes-Benz GP) lanzó una campaña para concienciar sobre la importancia de la ecología, renunciando al patrocinio de cualquier sponsor, pintando sus coches con los del planeta Tierra.
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Fig. 2 Colores de la Tierra pintados en la carrocería del Honda RA107 © Honda Racing
Y ni que decir tiene que los puristas de la F1 consideran que emplear este gas licuado como método de obtención de potencia extra, es una adulteración del deporte que presume de ser el más puntero del mundo. La última razón que se esgrimió a favor de este mecanismo es que podría hacer a este negocio más barato, porque a medida que fuera aumentando su potencia y calidad, el uso de motores térmicos sería más innecesario con el tiempo, terminando éstos por ser menos potentes (menos coste de desarrollo por tanto) y consumiendo mucho menos combustible. Es por ello que se buscó una solución basada en el freno regenerativo; y qué mejor campo de investigación que los circuitos de carreras.
Muchos vieron un esperanzador futuro para esta disciplina, soñando con una Fórmula 1 más limpia e incluso híbrida. La solución implantada se denominó KERS (Kinetic Energy Recovery System), que recupera la energía cinética perdida en las frenadas transformándola en eléctrica o bien manteniéndola cinética en otro dispositivo diferente a las ruedas.

2. Fabricación

Importantes compañías privadas de automoción se han unido al desarrollo del KERS, como proveedoras del sistema, pero también trabajando codo con codo con las escuderías conociendo de primera mano cuál era la evolución y rendimiento del dispositivo. En un principio, la primera compañía en desarrollar el sistema, fue la británica Flybrid Systems en colaboración con la también británica Torotrack.
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Fig. 3 KERS desarrollado por Flybrid Systems. © Flybrid Systems
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Fig. 4 KERS y periférico para su control. © Magnetti Marelli
La italiana Magnetti Marelli, proveyó de este mecanismo a Ferrari y a Renault, sus competidoras tampoco se quedaron rezagadas. La alemana Bosch, por su parte, mediante un comunicado oficial, anunció que iba a fabricar el sistema (ver Figs. 5 y 6) para diversas categorías como la F1, el DTM o las Le Mans Series. BMW, en pro de promocionar y dar apoyo a su tecnología híbrida Efficient Dynamics, aprovechando su experiencia, decidió fabricar su propio KERS.
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Figs.5 y 6 Flywheel y ECU de BOSCH. © BOSCH
Por último, el que a la postre se reveló como el mejor de todos los dispositivos: el de McLaren Mercedes, que fue fabricado por la empresa de automoción británica Zytek; además, el equipo inglés jugaba con la ventaja de conocer mejor que nadie la actual ECU usada en los monoplazas, fabricada por su propio departamento de electrónica, que gobierna el funcionamiento del KERS, además este departamento, tiene una amplia experiencia fabricando alternadores eléctricos.
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Fig. 7 Alternador fabricado por McLaren. © McLaren Electronics

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