La mayoría que estamos
relacionados con la fórmula 1 habremos escuchado por lo menos alguna vez en las
diversas carreras el uso del KERS.
Algunos únicamente conocemos que te da una potencia extra para adelantar
o defender tu posición en una carrera, sin embargo no conocemos bien cómo
funciona y que es lo que hace, o que también han sido empleados en autos que
circulan cotidianamente en las calles de nuestras ciudades.
Primeramente KERS significa
“Kinetic Energy Recovery System”, o en español, sistema que recupera la energía
cinética. Al momento del frenado en un auto convencional se desperdicia una
gran cantidad de energía cinética, la cual es disipada en calor, sin embargo
este dispositivo como su nombre lo indica, es evitar que dicha energía se
desperdicie en su totalidad.
Es bien conocido que la Formula 1
es el laboratorio para desarrollar nuevas tecnologías viables para implantar en
autos de producción en línea, en este caso el KERS no fue una excepción. Nació
como una iniciativa para promover la investigación y desarrollo favorable para
el medio ambiente, y es así como en la temporada 2009 este sistema vio la luz
por primera vez en competencia.
A pesar de que este sistema seria
el llamado a ser el más utilizado para los adelantamientos, en la siguiente temporada
de su introducción en competencia (2010) fue vetado su uso, no por la FIA sino
por los equipo de F1 en un “pacto de caballeros”.
Sin embargo para el año 2011,
todos los equipo de la F1 lo usaron, con la excepción de equipo “pequeños” como
los son Hispania y Virgin y del que ahora se llama Lotus antes Renault.
Desde entonces es un sistema que
ha sido utilizado regularmente por la mayoría de equipos en competición, sin
embargo el peso extra que este genera condiciona su uso para algunas carrearas,
normalmente es utilizado en carreras con rectas largas donde la potencia extra
obtenida será de beneficio.
En la actualidad son utilizados
dos tipos de sistemas, el primero que utiliza un sistema de motor eléctrico y
baterías para su funcionamiento, y otro que usa un volante de inercia como
mecanismo para almacenar la energía.
En cuanto al sistema eléctrico, utiliza
las capacidades reversibles de las máquinas eléctricas, es decir se dispone de
un motor generador en la línea de tracción de tal manera que durante las
frenadas este funciona como un generador, y cuando se necesite la potencia
almacenada únicamente se pulsa un botón para que funcione junto con el motor de
combustión.
Al frenar, el motor generador,
aplica un tipo de restricción al movimiento relacionado con el campo magnético,
de tal manera que esta es vencida por el
propio movimiento del vehículo. Esto implica que parte de la energía cinética
recuperada se pierda para vencer esta resistencia magnética, sin embargo al
vencer este problema el generador se encargará de convertir dicha energía en
energía eléctrica. Pero el problema del campo magnético no es el único que mermará
el almacenamiento de energía, también será la energía perdida por la fricción,
temperatura entre otros.
Debido a que la energía eléctrica
necesita ser almacenada en algún lado, esto implicaría que además del motor
generador, también es necesario un sistema de baterías con ciertas
características muy concretas que tengan como principales virtudes almacenar y
suministrar la electricidad en la cantidad y con una velocidad adecuada.
En resumen este sistema está
constituido por un motor generador dentro de la línea de tracción del vehículo,
un sistema de gestión y además un sistema de baterías o acumuladores
eléctricos.
Como se había mencionado antes
también se dispone de los sistemas KERS mecánicos, o que poseen un volante de
inercia, un volante de inercia en breves rasgos sería una piedra con grandes
dimensiones girando.
Este sistema en contraste con el
eléctrico representa una menor complejidad para transformar la energía en
electricidad para que estas sean acumuladas por las baterías en algunos casos,
o sean utilizadas directamente.
En este tipo de KERS, el volante
de inercia gira con altas revoluciones por minuto, y en el caso el KERS que
utiliza Williams será capaz de girar a unos nada despreciables 100.000 rpm. Este
volante de inercia es el que acumula la energía que ha podido ser recuperada de
las frenadas.
Este sistema conecta al ya
mencionado volante de inercia con una serie de engranajes ubicados en el tren
motriz, el mismo que puede estar ubicado en el eje trasero o bien antes o
después de la caja de cambios del vehículo. Al frenar el vehículo los
engranajes se articularan y el giro del tren motriz acelerará al volante de
inercia hasta una frecuencia angular de por lo menos 60.000 rpm. Al acelerar el
auto nuevamente estos engranes se desarticularan quedando nuestro volante de
inercia girando.
Cuando necesitemos nuestra
energía acumulada bastara con aplastar un botón, de modo que los engranajes se
conectaran y la inercia del volante (todavía en rotación) impulse al tren
motriz brindándole una potencia extra.
Ambos sistemas KERS en promedio
le brindan al vehículo de Fórmula 1 alrededor de unos 80CV adicionales durante
un pequeño lapso de tiempo, pero este lapso de tiempo será limitado por el
reglamento. Es bien sabido que el piloto tendrá libre decisión del momento para
sacar beneficio de este sistema, ya sea para un adelantamiento o para defender
su posición.
Debido a las normativas, el
sistema KERS sin importar su tipo, solo podrá brindar una potencia extra de
60kW es decir unos 80.4 HP por un tiempo máximo de no más de 6.67 segundos y
cuyos acumuladores estén limitados a almacenar solo a 400kJ. Esta potencia
extra podría reducir el tiempo por vuelta entre un 0.1 y un 0.4 segundos. Sin
embargo se espera que el limitante de 80 CV sea aumentado para un futuro
próximo y por medio del avance en la investigación lo harían un sistema
verdaderamente importante para competencia.
Sin embargo no todo es color de
rosa para este sistema, ya que sus ventajas son bastante discutibles, debido a que
aunque aportan una determinada potencia extra en un determinado punto de la
carrera, puede penalizar los tiempos por el peso propio del dispositivo. En los
sistemas mecánicos oscila entre los 20 y 25kg, con la desventaja de estar
ubicados en el tren de tracción pudiendo provocar inestabilidad, mientras que
en los sistemas eléctricos el peso es alrededor de los 30kg con la diferencia
de que pueden ser ubicados en distintas partes del auto para tener una mejor
repartición de pesos. Además pilotos con mayor peso se verán ampliamente
perjudicados por pilotos más “pequeños” de modo que la distribución de peso
entre unos y otros será determinante.
La parte positiva de esto, no
está dentro de las pistas, ya que la contaminación producida por los autos de
competición es mínima en relación con los autos de producción en serie que
circulan en las calles, entonces cualquier forma de hacer estos últimos más
eficientes será bien visto por los fabricantes de vehículos.
Los vehículos que actualmente se
ven beneficiados por este sistema son los híbridos y los eléctricos, y aunque
en sus respectivos tableros carezcan del botón para liberar la energía
acumulada, sus motores eléctricos serán los beneficiados, reduciendo así el
consumo de combustibles fósiles.
¿Cómo funcionarían? De la misma
forma que un auto de alta competición, al momento de frenar, la energía
cinética será trasformada en energía eléctrica la misma que será almacenada en
las baterías de cada auto para usarlas cuando sea necesario en la posteridad.
Con la diferencia que estos autos no se rigen a un peso mínimo o un tiempo
determinado de utilización.
Un ejemplo de esto sería el
Toyota Prius, el primer auto hibrido de producción en serie, utiliza un sistema
de freno regenerativo desde el año 2010, reduciendo aún más el consumo de
combustible y aumentando la autonomía de su motor eléctrico. Teniendo un
consumo de 3.9 litros de combustible por cada 100 km en la ciudad y despidiendo
solo 90g/km de CO2 en las mismas condiciones, estas estadísticas son claramente
alentadoras frente a un auto de igual potencia, pero que carece de este sistema
donde en promedio consumen unos 10litros de combustible por km recorrido.
Como conclusión se pudiera decir
que el sistema KERS, pese a su desarrollo tecnológico, todavía presenta muchas
limitaciones en la Formula 1, especialmente en circuitos que posean muchas
curvas, por la inestabilidad que se pueda dar por el peso extra que este
conlleva. De hecho las diversas escuderías prefieren utilizarlo en sectores
planos y rectos, con el fin de poder adelantar un coche con la potencia extra
obtenida.
Sin embargo este sistema no está
limitado a usarse en autos de competencia, de hecho hoy en día es
frecuentemente utilizado por autos que transitan en nuestras calles,
representando una menor contaminación ambiental e inclusive un ahorro para los
dueños de esos carros por la reducción de consumo de combustibles fósiles, hoy
en día cada vez más caros.
REFERENCIAS
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