Los sistemas de recuperación de energía cinética han existido; experimentaron una pausa de un año, y ahora están de vuelta esta vez probablemente para siempre. Como se define en la terminología de la Federation Internationale de l'Automobile, un KERS está "diseñado para recuperar la energía cinética del automóvil durante el frenado, almacenar esa energía y ponerla a disposición para propulsar el automóvil". El objetivo de la FIA en todo esto ha sido doble: aumentar las oportunidades de adelantamiento en la F1 a través de la mejora de la propulsión selectiva por parte del conductor. Y traiga relevancia ambiental al deporte en virtud de esta tecnología híbrida.
KERS ingresó a las regulaciones de Fórmula 1 para la temporada 2009 (ver "Regen Coming to Formula 1", Tech Tidbits, septiembre de 2007). La potencia consumida está limitada a 60 kW (unos 80 CV). La energía liberada en cualquier vuelta no puede exceder los 400 kJ. La potencia debe permanecer bajo el control total del conductor, con limitaciones que implican que tiene menos de 7 segundos de rendimiento mejorado por vuelta. Tenga en cuenta también que esta energía almacenada debe provenir únicamente del frenado; a diferencia de los híbridos de calle, el motor no puede hacer ninguna contribución. Tampoco se puede añadir energía durante una parada en boxes. Entonces, como está ahora, la adopción del KERS por parte de un equipo sigue siendo opcional.
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la temporada 2009
Inicialmente, las propuestas para el almacenamiento de energía KERS iban desde volantes puramente mecánicos hasta volantes eléctricos, ultracondensadores y baterías. De hecho, sin embargo, solo BMW -Sauber, Ferrari, McLaren -Mercedes y Renault compitieron con el KERS en 2009, y todos eligieron el almacenamiento en batería.
Las primeras etapas de desarrollo no estuvieron exentas de incidentes. En el verano de 2008, Red Bull-Renault tuvo un susto de incendio en la batería que evacuó sus instalaciones de Milton Keynes, Inglaterra. Menos de una semana después, un mecánico de BMW-Sauber fue atacado por un automóvil equipado con KERS durante las pruebas de Jerez.
En 2009, Red Bull-Renault optó por funcionar sin KERS. BMW-Sauber lo tenía en el auto de Nick Heidfeld, pero solo hasta la mitad de la temporada. Debido al peso y al tamaño del KERS, el coche de su compañero de equipo Robert Kubica, un conductor más alto y más pesado, se quedó sin él desde el principio.
El McLaren-Mercedes de Lewis Hamilton le dio al KERS su primera victoria en el Hungaroring de 2009. La próxima carrera, en Valencia, España, encontró a McLarens en parrilla 1-2. Luego, una semana después, el Ferrari equipado con KERS de Kimi Riknnen ganó en Spa. De hecho, esta victoria se consideró directamente atribuible al rendimiento mejorado del KERS.
A través del arte técnico y la pluma de Fórmula 1 de Giorgio Piola, hemos llegado a conocer un poco acerca de estos sistemas. (Consulte "Tech Tidbits" en otra parte de este número para ver una reseña de su magnífico libro). ¡El McLaren-Mercedes KERS tenía un paquete de baterías de iones de litio que pesaba 32,4 libras y costaba 70.000 (unos 96.000 dólares)! Es más, se rumorea que el pack se renueva más de una vez cada fin de semana de carrera. Su unidad de control electrónica asociada pesaba 10,8 lb. El sistema pesaba 11,9 lb. El motor eléctrico, procedente de Zytek, se acopló a la parte delantera del cigüeñal del V-8 de 2.4 litros.
El monocasco de Ferrari ubicó su paquete de baterías de litio bajo en una parte ahuecada que requería elevar el tanque de gasolina varias pulgadas. Otros componentes se ubicaron cerca para reducir la longitud de los cables de conexión. Ferrari y Renault obtuvieron sus paquetes de baterías de iones de litio del proveedor francés Saft a un precio relativamente bajo de 30.000 (unos 41.000 dólares) cada uno. Por cierto, para poner estos gastos de F1 en perspectiva, el costo de la batería de un Nissan Leaf se ha estimado en $ 11,000 $ 15,000. Por otro lado, se espera que Leaf dure 10 años o más.
Entonces, a mediados de la temporada de 2009, el KERS había tenido un comienzo más que creíble. Sin embargo, Toyota, probablemente sabiendo tanto como cualquiera sobre híbridos y regeneración de frenos, descartó el concepto. Lo mismo ocurre con el Brawn-Mercedes ganador del campeonato, así como con el Red Bull-Renault, que juntos ganaron 14 de las 17 carreras de esa temporada.
Como señaló Laurence Pomeroy hace años en The Grand Prix Car, "una ley del diseño de automóviles es que el primer concepto de un principio superior siempre es derrotado por el ejemplo perfecto de la práctica establecida".
Una pausa de 2010, seguida de…
KERS permaneció en los libros de F1. Sin embargo, el retraso en las finanzas mundiales resultó más convincente y la Asociación de Equipos de Fórmula Uno (FOTA) llegó a un acuerdo de caballeros para prescindir de la tecnología para 2010. Luego, a mitad de temporada, FOTA cambió su opinión colectiva considerando KERS para 2011 y más allá.
A finales de año, la FIA había promulgado varios cambios en las normas de la F1 que fomentaban la adopción del KERS. El peso mínimo, incluido el conductor, se ha deslizado hacia arriba de 605 kg (1334 lb) en 2009 a los 620 kg (1367 lb) de la temporada pasada a los 640 kg (1411 lb) de 2011. En general, los autos con sus conductores se calculan por debajo del mínimo, lo que permite fijar el lastre para un manejo óptimo de un circuito a otro. Se piensa que 640 kg incluye el peso KERS añadido; tenga en cuenta que el hardware sin conectores de McLaren de 2009 totalizó 55,1 lb (25 kg). Sin embargo, también hay una nueva regulación del refuerzo del chasis que complica aún más el mínimo de 640 kg y los objetivos del equipo de posicionamiento óptimo del lastre.
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Una regulación beneficiosa para el ajuste del KERS solo para 2011 es una distribución de peso fija de esencialmente 46/54. Este se caracteriza porque “el peso aplicado en las ruedas delanteras y traseras no debe ser inferior a 291 kg y 342 kg, respectivamente, en todo momento durante la sesión de entrenamientos clasificatorios”. Sí, esto totaliza menos del mínimo de 640 kg; Podemos suponer que los 7 kg que faltan se esconden en eso "aplicado a las ruedas delanteras y traseras". Y, en realidad, esta regulación no tiene nada que ver con el KERS per se. Es una nivelación del campo de juego con respecto a que Pirelli sea el nuevo proveedor de neumáticos.
KERS + Alerones Traseros =
Está claro que el nuevo (y requerido) alerón trasero ajustable por el conductor del KERS plus 2011 ejerce presiones reales de desarrollo sobre los equipos, especialmente los más pequeños. ¿Dónde gastar sus escasas decenas de millones? Esto también se complica por los límites en las pruebas y el tiempo en el túnel de viento. Además, si estuviera planificando la aerodinámica mediante dinámica de fluidos computacional, hay un límite en los teraflops (es decir, en la cantidad de potencia de la computadora que se puede emplear).
Se dice que FOTA inicialmente estableció un límite de 5 millones en el costo del desarrollo de KERS, junto con un cargo de 1 millón para cualquier otro equipo que compre un sistema. Sin embargo, incluso antes de que salieran las regulaciones oficiales de la FIA en diciembre pasado, se informó que Mercedes había subido el precio de su KERS 2011, que se dice que es 4 kg más liviano, a 6 millones. Los equipos pequeños registraron consternación. Otros que desarrollaron sus propios sistemas cuestionaron esta cifra inflada.
Un par de pensamientos sobre esto: los desarrolladores de KERS que venden su hardware a otros se benefician del intercambio de datos en más tiempo de prueba. Además, como está prohibido recargar combustible y los autos comienzan las carreras con hasta 60 gal. de combustible existe la tentadora idea de que los equipos usen el KERS para mejorar la economía de combustible y la potencia.
Cualesquiera que sean las estrategias, el KERS y los alerones sin duda mantendrán ocupados a los muchachos, tanto en los boxes y el paddock (donde, por cierto, otra nueva regulación prohíbe pasar toda la noche) como en la cabina.
Figura en un ajuste combinado de KERS/ala que proporciona dosis periódicas de 160 caballos adicionales. Por otro lado, las primeras pruebas han demostrado cómo el KERS mal ajustado puede causar estragos en el frenado.
¿Quién dirige WhatFor 2011 y más allá?
Es probable que el KERS para esta temporada sea similar a los sistemas de batería que se ejecutaron en 2009, solo que más ligero y con un paquete más óptimo. Sin embargo, no son las únicas opciones factibles.
Flybrid, por ejemplo, tiene su volante mecánico basado en CVT. En un momento de las negociaciones, la empresa ofreció proporcionar este sistema como un accesorio obligatorio para todo el campo de la F1. La FIA (y sin duda la FOTA) aprobó la oferta.
Williams Hybrid Power, una rama del equipo Williams F1, tiene su sistema eléctrico de volante "híbrido". Su eficacia ya ha sido probada en el Porsche 911 GT3 R Hybrid, que habría ganado la carrera de 24 horas de Nrburgring de 2010 de no haber sido por un problema con su motor tradicional (ver R&T, agosto de 2010). Conceptualmente, este es el mismo sistema instalado en el Porsche 918 RSR.
En un simposio reciente de SAE, Ian Foley, director gerente de Williams Hybrid, me dijo que es evidente que el límite actual de 60 kW favorece el almacenamiento en batería. Sin embargo, algunos equipos (Ferrari, en particular) han instado a duplicar este límite, algo que probablemente ocurra con la regulación del motor de 1.6 litros de 2013, si no antes. Foley siente que una salida de 120 kW podría favorecer a otra tecnología KERS, incluido el enfoque híbrido de Williams.
Sin embargo, la aplicación Porsche es demasiado voluminosa (su volante ocupa esencialmente el asiento del pasajero) y pesada (el peso total es de 170 kg). Por otro lado, el 911 GT3 R Hybrid contaba con un par de motores de 60 kW.
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Para 2011, se informa que Williams está desarrollando su propio KERS convencional basado en baterías.
Estoy escribiendo esto antes del comienzo (tardío) de la temporada, pero puedo predecir que los equipos suficientemente adinerados generalmente compartirán el KERS de su proveedor de motores, todos ellos con batería. El gráfico de la izquierda identifica quién está ejecutando qué. Por último, ya se ha anunciado que la parte trasera del paquete, Virgin, HRT y probablemente Team Lotus, no tendrán esta mejora de potencia. "Simplemente llenando el campo", dijo un especialista.
Por otro lado, no olvides a Laurence Pomeroy.
¿Cuándo se prohibió el KERS en la F1?
Aunque el KERS seguía siendo legal en la F1 en la temporada 2010, todos los equipos habían acordado no utilizarlo.
¿Por qué se eliminó el KERS F1?
Solo siete autos usaron KERS en las dos primeras carreras, mientras que en China solo tres autos tenían los sistemas instalados, los equipos que eliminaron el KERS mencionaron problemas de confiabilidad o falta de rendimiento como su decisión de no ejecutarlo.
¿La F1 inventó el KERS?
El sistema Mechanical KERS fue inventado por el equipo Williams F1 y es un sistema más eficiente. Funcionamiento del sistema eléctrico: El sistema eléctrico utiliza un motor generador que está presente en el automóvil para convertir la energía mecánica en energía eléctrica.
¿Quién inventó el KERS F1?
BMW comenzó el desarrollo del KERS con Forschung und Technik GmbH, que es un brazo tecnológico y de investigación 100% propiedad de BMW, a mediados de 2007 y ha anunciado que su sistema está "listo para la carrera". BMW probó una gama de diferentes soluciones y analizó sistemas eléctricos, mecánicos, hidráulicos e incluso neumáticos.