Unidad de potencia

¿Qué elementos forman una unidad de potencia de Fórmula 1?

Para ser el coche más rápido del planeta en conjunto (no solo en una recta a velocidad punta), este monstruo de la ingeniería tendrá que tener u motor acorde a las prestaciones que ofrece. La FIA distingue entre seis elementos en una moderna unidad de potencia de F1 (PU):

• El motor de combustión interna (ICE).
  
• El turbocompresor (TC).
  
• La unidad de recuperación de energía cinética (MGU-K).
  
• La unidad de recuperación de energía térmica (MGU-H).
  
• Energy Store (ES).
  
• El Control Electronics (CE).
  

Motor de combustion interna (ICE)

Es un elemento estructural del coche que conecta el chasis a la caja de cambios. Los motores de F1 actuales son de seis cilindros y están construidos en una configuración en V a 90 grados, con una capacidad de 1,6 litros.

En el corazón del ICE se desarrolla el proceso de combustión en el que el combustible y el aire se mezclan y prenden para liberar energía. La presión de aire aumenta con un compresor que forma parte del turbocompresor. Este proceso también aumenta la temperatura del aire, por lo que el aire debe enfriarse nuevamente en un enfriador de carga antes de alimentarlo a las cámaras en la parte superior del motor.Desde allí, pasa por los seis puertos de entrada y pasa las dos válvulas de entrada hacia los cilindros. Ahí es donde entra en juego el combustible. Los motores de F1 son de inyección directa, como la mayoría de los automóviles de carretera modernos, por lo que el combustible se inyecta directamente en la cámara de combustión a un máximo de 500 bares de presión, algo limitado por la normativa. El pistón comprime la mezcla de aire y combustible antes de que una bujía la encienda. Cuando el pistón vuelve a subir, las válvulas de escape se abren para liberar los gases de escape del motor, de modo que todo el proceso puede comenzar de nuevo hasta un máximo de 15 000 veces por minuto (o hasta 250 veces por segundo). Los gases de escape se utilizan para impulsar la rueda de la turbina del turbocompresor, que a su vez acciona el compresor. Lo que queda luego sale por el tubo de escape en la parte trasera del coche con un sistema de válvula de descarga que se utiliza para controlar la presión durante esta fase.

Turbocompresor (TC)

La máxima potencia que un propulsor puede liberar está limitada por la cantidad de aire que se puede 'quemar' o combustionar dentro de sus cilindros. La limitación, por tanto, viene determinada por la cantidad de aire que se puede introducir en los cilindros a lo largo de los ciclos del motor.El turbocompresor se encarga de aumentar la densidad del aire que consume el motor, lo que le da más potencia. A esto se le llama motor sobrealimentado.La gran ventaja que presentan los motores sobrealimentados frente a los atmosféricos es la capacidad de generar más potencia a igualdad de condiciones.Uno de los inconvenientes es el coste necesario para su desarrollo.

La unidad de recuperación de energía cinética (MGU-K)

La unidad de recuperación de energía cinética (MGU-K), aprovecha la energía cinética no empleada cuando el coche está en fase de frenada convirtiéndola en electricidad (en lugar de escapar en forma de calor). También actúa como un motor en aceleración, dando hasta 120 kW (aproximadamente 160 caballos) de potencia.

La unidad de recuperación de energía térmica (MGU-H)

La unidad de recuperación de energía térmica (MGU-H), está conectada al turbocompresor y convierte la energía térmica de los gases de escape en energía eléctrica. La energía se puede utilizar para alimentar la MGU-K (y por lo tanto la transmisión) o ser retenido en el ES (pequeño almacén) para su uso posterior. A diferencia de la MGU-K que se limita a la recuperación de los 2 mega Julios de energía por vuelta, el MGU-H es ilimitado. MGU-H también controla la velocidad del turbo, acelerarlo (para evitar el retraso del turbo) o frenarla en lugar de una válvula de descarga más tradicional.

Energy Store (ES)

La energía eléctrica se almacena en una gran batería conocida como Energy Store (ES). Este intrincado sistema de diferentes componentes está controlado por el Control Electronics (CE): la centralita electrónica. Se trata de unas baterías encargadas de transmitir la energía generada al motor. Estas baterías tienen que pesar entre 20 y 25 kilos y solo pueden almacenar 4 mega Julios por vuelta y utilizarse 33 segundos.

El Control Electronics (CE)

La centralita electrónica o Control Electronics (CE) tiene la función de controlar la potencia trifásica de CA de las unidades generadoras de motores (MGU) y la potencia de CC de la batería.Este proceso de conversión de CA a CC y viceversa crea calor y, por lo tanto, pérdidas. Mantener la electrónica a su temperatura de trabajo es fundamental para el correcto rendimiento del coche, y el enfriamiento de aire por sí solo no es suficiente para controlar el rechazo de calor, por lo que esto se logra con un circuito de enfriamiento de agua dedicado, que requiere una pequeña bomba y un radiador montados en el soporte lateral.