TODO SOBRE LOS MOTORES DE 2014

Este año es todo un hito para la tecnología de la Fórmula 1. Cada área del coche se ve afectada por la nueva normativa, pero ninguna más que el motor V6 turboalimentado. Por mucho que hayan cambiado los propulsores en las últimas décadas, nunca las normas han exigido cambios tan grandes de golpe. El deseo de la FIA de una F1 más eficiente y “verde” se ha cumplido con el paso a los motores de 1,6 litros turbo. Esto significa que la temporada 2014 estará dominada y probablemente decidida por la tecnología de los motores.

Antecedentes

La normativa sobre motores ha sido relativamente estable durante décadas. Desde los años 60, los motores de tres litros se cambiaron por turbos, atmosféricos de 3,5 litros, luego se volvió a los tres litros, y finalmente se pasó a los 2,4 litros que hemos tenido hasta ahora. Aparte del coqueteo con los turbo y el avance hacia especificaciones fijas, los motores de base nunca han sido tan diferentes.

Motor Renault F1 turbo

Los motores atmosféricos llegaron a girar hasta 20.000rpm y las potencias rondaron los 1.000cv, antes de que las dificultades económicas hicieran que se creara una especificación fija y se congelara su desarrollo a partir de 2006. Los empleados en 2013 son los herederos de aquellos motores, con 2,4 litros V8 y límite de revoluciones de 18.000rpm, produciendo alrededor de 780cv. Con la congelación, los motores se convirtieron en muy fiables, a prueba de bombas.

Como consecuencia de ello, los costos de los fabricantes de motores se redujeron mucho, debido tanto a la reducción del número de propulsores que tenían que fabricar, como por el ahorro en desarrollo. Por el camino se quedaron Honda, BMW y Toyota, por lo que fueron cuatro fabricantes de motores los que aguantaron hasta el actual retorno de la era turbo.

El plan original de la FIA era crear una F1 con imagen más “verde”, con motores más pequeños y eficientes, pero con similar potencia a los anteriores. Originalmente se pensó en motores cuatro cilindros de 1,6 litros, pero se cambió a V6 por las protestas de Ferrari y Mercedes, que acostumbran a equipar sus coches de calle con motores más “gordos”. El reglamento técnico, completamente diferente al de los anteriores V8, permite un sólo turbo sin límite de soplado, con un régimen máximo de 15.000rpm, y con un límite en el flujo de combustible. Otras restricciones afectan a cada una de estas áreas, y también se reducen a cinco los motores disponibles por piloto y año.

Arquitectura del motor

Históricamente los fabricantes de motores han tenido libertad a la hora de elegir la configuración, en cuanto a número de cilindros, el ángulo de la V o el diámetro del pistón, siempre que se respetara la cilindrada máxima. A comienzos de la década de los 2000 los motoristas luchaban por lograr el mejor motor, con diseños cada vez más pequeños, ligeros, bajos y capaces de girar más rápido. Para frenar tal escalada, la FIA impuso límites, con especificaciones fijas, y con las nuevas reglas se ha ido incluso más lejos en este sentido. Por ejemplo, los motores tienen que ser V6 con 90º de ángulo entre las bancadas, y los pistones deben tener un diámetro de 80mm. Los anteriores motores V8 tenían cilindros de diámetro 98mm, utilizados desde la era V10, por lo que sólo este cambio de tamaño ya requiere de nuevos desarrollos en los bancos de pruebas.

Motor Renault F1 turbo de 2014

Cilindros más estrechos también significa que las válvulas tienen menos sitio en la cámara de combustión, y con las temperaturas más altas en la cámara de combustión harán falta bujías más pequeñas. Los pistones trabajarán a mayor temperatura y soportando mayores presiones, por lo que se requieren pistones más robustos (es posible que se emplee acero en lugar de aluminio) y trabajar en su refrigeración con el aceite del motor.

Las normas también exigen un volumen fijo al que el conjunto motor debe adaptarse, con soportes de montaje estándar específicas, en teoría para impedir la fabricación de motores excesivamente pequeños y para permitir a los equipos cambiar de un motor a otro. Esto significa que en teoría un equipo podría montar cualquier motor en su coche, pero en la práctica haría falta bastante trabajo para modificar el coche y adaptarlo a otro motor.

Como en las anteriores normas, hay un peso mínimo para el motor, pero pasa de 95kg a 145kg, porque en ese peso hay que añadir todo los sistemas de recuperación de energía. El centro de gravedad del motor también se fija, para evitar que los equipos gasten dinero en quitar peso de la parte superior. Este C.D.G se ha elevado 35mm respecto al año pasado, hasta los 200mm, porque también se ha elevado la altura del cigueñal en 32mm. Si no se pusiera este límite de altura del cigueñal, los diseñadores “tirarían” el motor al suelo, obligando a diseños extremos de embrague y caja de cambios.

Turbo

El retorno de los turbocompresores es el principal motivo por el que estos pequeños motores producirán suficiente potencia como para igualar a los V8 empleados hasta ahora. Renault fue la que introdujo el turbo en la F1 en 1977, dando inicio a un formato que duró hasta que fue prohibido en 1988. Durante este periodo, los motores de tres litros V8 de Cosworth o los 12 cilindros de Ferrari fueron superados por estos pequeños motores de 1,5 litros. Si un buen motor producía alrededor de 550 cv, durante la era turbo, sin límite de presión, se llegaron a alcanzar los 1.500 cv.

Renault F1 turbo

El retorno de los turbo no significará un renacimiento de las ultra-altas presiones, y la expulsión de llamaradas por el escape. Al igual que en los coches de calle, la presión del turbo será menor, el retraso en la respuesta se reducirá a nada, y se controlará el consumo de combustible. Su instalación está muy controlada: un sólo turbo de geometría fija, posicionado en la línea central del coche, y alimentado por los tubos de escape que saldrán por fuera de la V del motor. No será posible que los escapes salgan por dentro de la V como en el Audi de Le Mans o el motor Ferrari de la anterior época turbo.

Aunque se permitirán válvulas de descarga, los gases de escape deben salir por un único tubo de escape. Con la posición de la salida del escape y la energía que el turbo extraerá de los gases, su uso para el soplado aerodinámico estará muy limitado. Aparte de los primeros motores turbo de Renault, nunca se han empleado turbos en posición central en la F1, por lo que estamos acostumbrados a ver entradas de aire para el turbo laterales, sobre los pontones. Este año, con el turbo montado ligeramente detrás del motor, hay espacio para que el aire llegue desde las actuales entradas de aire que están sobre la cabeza del piloto, por lo que los coches seguirán teniendo un aspecto parecido. Pero esto no está regulado, así que algunos equipos podrían encontrar mejores lugares para colocar una o dos entradas de aire.

El turbo necesitará mucha refrigeración, tanto para el turbo en sí mismo, que está refrigerado por aceite, como para el aire que pasa a través del turbo, que necesita refrigerarse antes de entrar al motor. Así que uno de los pontones estará dominado por un gran intercooler. Probablemente en el otro pontón entren los radiadores normales para el agua y el aceite.

Restricciones de flujo de combustible

La FIA ha introducido un nuevo límite para el consumo instantáneo de combustible, y el motor no puede consumirlo a un ritmo mayor de 100kg/h a más de 10.500rpm. A bajas revoluciones este caudal máximo se formula de acuerdo a las revoluciones del motor. Esto significa que por encima de las 10.500rpm la potencia estará limitada por la restricción de combustible, por lo que llegar a 15.000 rpm acabará produciendo menos potencia debido a las fricciones a esas velocidadades.

Los motores serán más eficientes a menos de 10.500rpm, por lo que probablemente sólo en calificación y al final de las rectas largas el motor rodará por encima de ese límite. Ayudando a la eficiencia se permite la inyección directa por primera vez, inyectando combustible directamente en la cámar de combustión a alta presión, con un límite de 500 bar.

En pista…

Algunos aficionados se han preocupado por el sonido que emitirán estos motores, pero en los años 80, con motores aún más pequeños y girando a menos revoluciones que este año, el sonido no defraudaba a nadie, así que este debate acabará en cuanto comience la temporada.

Aunque tampoco se espera que los coches se retiren con sus motores rotos envueltos en llamas como en los 80, la fiabilidad a prueba de bombas se ha terminado, y es muy posible que la fiabilidad vuelva a decidir los títulos. Además, cada piloto sólo puede emplear cinco motores por temporada, sancionándose con posiciones de parrilla el uso de cualquier motor adicional, por lo que la falta de fiabilidad será doblemente castigada.

Con las restricciones de consumo el motor puramente de gasolina no igualará la potencia de los anteriores V8, pero con los sistemas de recuperación de energía sí que lo harán. De todas formas lo importante será la manejabilidad y el par. Los V8 producían muy poca potencia por debajo de las 10.000 rpm, y en las últimas 8.000 rpm entregaban 500cv extra.

Con los nuevos turbo, los motores ofrecerán casi la mitad de su potencia a 5.000rpm., para elevarse a aldedor de 650cv a 10.000rpm, momento en el cual la restricción del flujo limita la potencia. Con los sistemas de recuperación de energía (que explicaremos con detalle en un posterior análisis), el tren de potencia ofrecerá algo más de 800cv durante casi toda la vuelta, con enormes cantidades de par. Todo esto empleando un tercio menos de combustible que los motores de 2013…

por Ion Emparan/GRADA360