Hipótesis sobre cómo habría podido aumentar la potencia el motor Ferrari

Motor Ferrari
Fotomontaje: MotorTime - Laura Gómez Lucas

Quisiera en este capítulo explicar una de las razones por las cuales creo que Ferrari ha conseguido un aumento de potencia. He de decir que tras haber trabajado algunos años en el equipo y para no comprometer informaciones, la explicación será muy general y por supuesto que quede claro que es uno de los puntos que yo personalmente creo que han desarrollado. No hay ninguna información comprometida ni procedente de ninguna otra fuente.

Se trata de una posible modificación del MGU-K, uno de los puntos que más trabajan los equipos en el desarrollo de sus motores. En futuros artículos explicaremos mejor y más profundamente como funciona, pues es realmente complejo y apasionante. Por ahora nos dedicaremos a lo más básico. Veamos cómo funciona un MGU-K (Motor Generator Unit Kinetic), o antiguo KERS (Energy Recovery System).

Según los principios físicos de las experiencias de Henry y Faraday: Si ponemos una espira rectangular girando perpendicular entre dos polos de campo magnético uniforme, se induce una frecuencia electromotriz en dicha espira.

 

 

Al inicio de la experiencia, la espira está de forma perpendicular al campo magnético. De esta forma el flujo que pasa es el máximo. A los 90 grados el flujo se anula. Por trigonometría el flujo que pasa se multiplica por el coseno del ángulo que forma, siendo el de 90 grados 0. Si hacemos un giro completo de 360° obtendremos en 2 ocasiones un flujo máximo y otro a cero; coincidiendo los máximos cuando el flujo es perpendicular (figura 1) y cero en la posición paralela (figura 2)

La variación de flujo genera una fuerza electromotriz f.e.m. con una ley de tensión tal que esta es máxima en las posiciones en las que el flujo es mínimo.

 

 

La potencia eléctrica es P=V x I (Tensión por intensidad) de forma que habrá picos de potencia y puntos donde la potencia es 0

Si hay tres hilos o bobinas equidistantes la ley es la siguiente

 

 

Haciendo múltiples y complejos bobinados conseguiríamos un generador de electricidad. Cuando hacemos el ejercicio contrario, es decir, dar electricidad a la bobina, lo que obtenemos es el movimiento de dichas espiras, o lo que sería el movimiento de un motor eléctrico.

Esto es simplemente el principio del MGU-K. Cuando el vehículo frena, se transmite el movimiento de las ruedas a la espira y se genera electricidad que se almacena en las baterías. Cuando el vehículo acelera, se le da electricidad y se obtiene potencia para el motor.

El MGU-K tiene una variación en su construcción. Uno de los problemas de este tipo de generador/motor eléctrico es que para recuperar la energía eléctrica hay que poner unas escobillas que rozan con las espiras en movimiento. Así que y para simplificarlo, se hace lo contrario. Es decir, se ponen las bobinas en el exterior y los imanes rotando en el interior. El efecto es el mismo pero la construcción diferente.

 

 

De esta forma la electricidad sale directa.

Como hemos visto cada vez que las espiras pasan por los polos, se generan según su posición, picos de potencia y par. Si ponemos un par de polos, N y S, habrá dos fuertes picos de potencia. Si ponemos 4 habrá 4 picos por vuelta. Cuantos más polos, más picos de potencia en cada giro.

Como la potencia se transmite por ejes mecánicos, el hecho de aplicar esos picos de potencia le hace sufrir más a la mecánica, con lo que interesa tener una alta potencia, pero de forma constante.

Otra de las limitaciones es el volumen. Cuantos más polos se pongan, más grande ha de ser el motor MGU-K. Pero no se dispone de todo el volumen que se quisiera, y además a más grande, más pesado. Hay que tratar de encontrar el equilibrio entre la potencia, peso, volumen, refrigeración y normativa.

Se define entonces un volumen y peso máximo y según ese se podrán meter más o menos polos. Menos polos supone picos muy grandes y poco constantes de energía, con más sufrimiento y menos regularidad, pero con más par de salida. Más polos y por lo tanto más pequeños cada uno, da más constancia, menos sufrimiento mecánico, pero menos par.

Por poner un ejemplo mecánico, sería como comparar dos motores de igual cilindrada que generan la misma potencia. Dos motores de 5 litros de cubicaje, uno de un deportivo y otro de un camión. El deportivo puede llevar 12 cilindros de pequeño volumen cada uno y el camión 6 de gran volumen. El deportivo genera en cada cilindro pequeñas explosiones, pero a altas revoluciones, es decir muy consecutivas y más regulares. El camión genera menos explosiones, pero más fuertes en cada cilindro y a menos revoluciones. Las aplicaciones claras son, bien distintas.

Se busca siempre el equilibrio entre el par, potencia, control, sufrimiento mecánico, volumen, peso, forma … Cada vez que se hace una modificación, hay que modificar la refrigeración, control electrónico, dimensiones de cables, unidad de control, software…

Mi conclusión y sabiendo lo mucho que trabajan los equipos sobre estos MGU-K es que han sacado una gran potencia a base de modificar par y potencia en su MGU-K. Visto el fallo del motor de Vettel en Rusia, es posible que dicho sistema no esté optimizado.

Espero que haya gustado y como dicho, explicaré más sobre cómo funcionan estos sistemas extremadamente complejos.

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