FORMULA 1

2. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA F1

3. Ventajas de un motor turbo con un hibrido .

4. DIFERENCIAS

6. COMPONENTES DEL SISTEMA HIBRIDO
DE LA F1
Llegados a este punto es necesario que conozca a
los protagonistas del sistema.
 De ahora en adelante solo nos centraremos en el
conjunto ERS:

7. COMPONENTES

8. Power Unit Control: Centralita electrónica encargada de gestionar
la transferencia de energía entre la batería y los motores-
generadores y/o el resto de sistemas electrónicos del coche.
ES (Energy Store): batería para almacenar energía eléctrica. La batería puede
acumular energía o alimentar a otros sistemas.
MGU-K (Motor-Generator Unit‐Kinetic): motor-generador eléctrico que
actúa sobre el eje del cigüeñal y que debe realizar dos funciones:
 1.- Motor: cuando el piloto pisa el acelerador, la batería alimenta la
MGU-K y ésta aplica un par al eje del cigüeñal, aumentando la potencia.
 2.- Generador: cuando el piloto frena o deja de acelerar, la MGU-K
funciona a modo de generador convirtiendo la energía cinética en
electricidad. Esta electricidad es almacenada en la batería para su
posterior uso o se usa para alimentar otros sistemas eléctricos

10. Alerón delantero

11. El monocasco es el principal factor que ha hecho
tan seguros los F1 actuales. Esta célula de
supervivencia fabricada en fibra de carbono es
increíblemente resistente y aloja el habitáculo
del piloto y el depósito de combustible. Son tan
robustos que los equipos sólo fabrican cuatro o
cinco para toda la temporada.

12. También crea alrededor del 25% del apoyo aerodinámico.
Las normas han ido reduciendo su tamaño para intentar
frenar las velocidades de paso por curva, y actualmente
tienen 75cm de ancho y sólo pueden ser de dos elementos
aerodinámicos, el plano principal y un flap. También
genera mucha resistencia aerodinámica, “frenando” el coche
a alta velocidad. Con las actuales normas, el DRS permite
“descargar” el alerón de apoyo y resistencia en
entrenamientos libres y calificación, y en carrera para
realizar adelantamientos.

13. Oculto en el final del fondo plano, en la parte trasera del coche,
el difusor es el elemento aerodinámico más importante. Esta
sección en rampa entre los neumáticos traseros crea baja presión
bajo el coche, proporcionando alrededor del 50% del apoyo, y de
forma mucho más eficiente, casi sin crear resistencia. Al ser un
elemento tan poderoso, las reglas han ido reduciendo su tamaño
más y más, hasta el metro de ancho y 12,5cm actuales. En
temporadas recientes los equipos han buscado maneras de mejorar
su rendimiento, como el doble difusor creado en 2009 y prohibido
para el 2011, o su soplado mediante los gases de escape,
introducidos en 2010 y prohibidos para este 2012

14. Los pontones generan resistencia aerodinámica y de ser
posible, los diseñadores los eliminarían de un F1, pero
son necesarios para refrigerar el motor. Contienen los
radiadores de agua y aceite del motor, gran parte de la
electrónica y el radiador de la caja de cambios. Los
equipos intentan diseñarlos lo más pequeños posibles
mientras cumplan con su misión de refrigerar, dándoles
formas que reduzcan la resistencia aerodinámica y
mejoren el flujo de aire sobre la parte superior del
difusor.

15. Son el elemento crítico que transmiten la potencia del
motor, y las fuerzas de frenado y giro del coche al
asfalto. Las normas exigen que sus diámetro sea de
33cm y las llantas de 13 pulgadas, en contraste con los
coches de calle, con llantas cada vez más grandes y
neumáticos de perfil cada vez más bajo. Los
neumáticos de F1 de gran perfil forman parte de la
suspensión, absorbiendo con su deformación gran parte
de los movimientos verticales al pasar sobre los baches.

16. Exteriormente la suspensión de un F1 es muy sencilla.
Cada rueda está unida al chasis mediante dos brazos en
forma de “V”, conocidos como triángulos de la
suspensión. Otro brazo opera el muelle y el
amortiguador, montados ambos dentro de la carrocería
para una mejor aerodinámica. Lo complejo está en elegir
los ángulos de los triángulos para el correcto trabajo de
la suspensión, para lograr agarre a baja velocidad y
mantener el coche en el mejor ángulo respecto a la pista
para una mejor aerodinámica a alta velocidad.

17. Dos bancadas de cuatro cilindros cada una con un ángulo de 45º entre
ellas forman los actuales V8 de 2,4 litros de cilindrada. Producen
alrededor de 750 cv de potencia, pero serían bastantes más si no
estuvieran limitados a girar a un máximo de 18.000 rpm.
Además de ofrecer potencia el motor tiene otra función, que es la de
formar parte de la estructura del coche. Unido a la parte trasera de la
célula de supervivencia del piloto y con la caja de cambios unida a su
parte trasera, el motor tiene que soportar todas las cargas de la parte
trasera del monoplaza. A pesar de su función estructural los actuales
motores son muy pequeños, con unos 50 cm de largo y 40 cm de alto,
con un peso de sólo 95 kilos (mínimo por reglamento).

18. Un motor de F1 produce mucha potencia, pero también
mucho calor que hay que disipar para mantener la fiabilidad.
Refrigerado por agua y aceite, el aceite además de refrigerar,
lubrica las partes móviles dentro del motor. El agua es en
realidad un refrigerante similar al empleado en un coche de
calle y bombeada por un circuito absorbe el calor del motor
para salir por la parte de arriba a los dos radiadores que van
en los pontones. El aire que pasa a través de los pontones y
radiadores enfría el refrigerante, que vuelve al motor por la
parte baja para comenzar un nuevo ciclo.

19. SISTEMA DE LUBRICACIÓN
El aceite es almacenado en un depósito situado en la
parte frontal del motor (el depósito vertical ) De ahí es
bombeado a un radiador de aceite situado en el pontón
para dirigirlo refrigerado a la partes móviles del
interior del motor como el cigüeñal, las levas… parte
del aceite también se pulveriza bajo los pistones para
rebajar su alta temperatura y lubricar las paredes de
los cilindros. Este aceite cae a la parte baja del motor,
donde se recoge con bombas y vuelve al depósito de
aceite.

20. DEPOSITO DE COMBUSTIBLE
Para alimentar de gasolina el motor durante una carrera
completa se emplean depósitos especiales de tipo
aeroespacial realizados con un compuesto de goma a
prueba de balas. El depósito se encuentra dentro de la
célula de supervivencia entre el piloto y el motor. Pesa
sólo 7 kg y puede almacenar hasta 160 kg de combustible.
Con las aceleraciones de un F1 el combustible se agita en
su interior, por lo que tiene paredes internas para evitar
movimientos bruscos del combustible en su interior.

21. CAJA DE CAMBIOS
Como el motor, además de proporcionar las siete
velocidades, forma parte de la estructura del coche. La
carcasa exterior puede estar realizada en fundición de
aluminio o titanio, o de fibra de carbono, y a ella va
unida la suspensión trasera y la estructura de choque.
Al estar la caja de cambios situada en una zona
importante para la aerodinámica, los equipos tratan de
hacerla lo más pequeña y baja posible, teniendo en
cuenta que tiene que ser lo suficientemente robusta
para forma parte de la estructura del coche.

22. FRENOS
Los F1 usan como los coches de calle frenos de disco, aunque en
lugar de ser fundición son de fibra de carbono, siendo 10 veces
más ligeros y capaces de soportar temperaturas mucho mayores,
de más de 800ºC. Las pinzas de gran tamaño tienes seis pistones
cada una, que presionan las pastillas de freno contra la superficie
del disco. Para evitar que se sobrecalienten son necesarios
conductos de refrigeración que conducen una corriente de aire
desde la parte interior de la rueda.
En los frenos están prohibidas la electrónica, la asistencia y el
ABS, así que son puramente mecánicos, por lo que el pie
izquierdo del piloto tiene que presionar con 100 kg de fuerza el
pedal para frenar el coche a alta velocidad.

23. DIRECCIÓN
Como en los frenos, la electrónica no está
permitida aunque afortunadamente para los
pilotos sí que se permite la dirección asistida. Su
configuración es como en un coche de calle; con el
volante se gira la columna de dirección, que a su
vez mueve la cremallera que hace girar las ruedas.
El volante es extraíble para que el piloto pueda
salir del diminuto habitáculo.

24. ALERÓN DELANTERO
Al ser el primer elemento sobre el que circula el flujo de aire,
su influencia es determinante en cómo el aire circula a
través de todo el coche, y entre sus principales funciones
con su anchura actual es la de desviar el aire alrededor
de los neumáticos delanteros. Es capaz de crear más
carga de la que un F1 necesita, así que se utiliza para
equilibrar la carga que se puede crear en la parte trasera
del coche con el difusor y el alerón trasero. Por lo tanto
el alerón delantero se ajusta para ofrecer al piloto el
equilibrio que necesite para su estilo de pilotaje.

25. SECCIÓN CENTRAL
Cuando la FIA estudió cómo mejorar los
adelantamientos, se resolvió que los alerones anchos
eran menos sensibles al seguir a otro coche, pero
como un alerón tan ancho ofrecería demasiado
apoyo en 2009 se decidió obligar a que su sección
central se ajustara a una plantilla de la FIA. Así,
esta sección central de 50 cm de ancho es neutra, no
ofrece apoyo, y los equipos no pueden inclinarla
para que lo haga.

26. ALERONES TRASEROS
Los Fórmula 1 tienen montados alerones traseros desde los
años 60. Éstos producen apoyo aerodinámico en las ruedas
traseras para un mejor paso por curva, tracción y frenada.
El alerón trasero sólo produce la mitad del apoyo que las
ruedas traseras soportan, debido a que la otra mitad lo
crea el difusor. Aún así es tremendamente importante para
la aerodinámica del coche porque situado en una posición
alta recibe un flujo de aire limpio y puede generar mucha
carga (downforce), aunque al mismo tiempo produce
muchísima resistencia aerodinámica (drag).

27. BRANQUIAS
Una característica de las derivas laterales de los alerones
traseros son las branquias, colocadas para reducir la
resistencia aerodinámica creada por el alerón. La alta presión
de aire que hay sobre él, mezclado con el de baja presión que
pasa por debajo y el que pasa por el costado del alerón, forman
flujos de aire en espiral. Estos vórtices, se extienden detrás del
alerón y muchas veces son visibles como rastros de vapor en
condiciones húmedas. Estos vórtices crean resistencia
aerodinámica y las branquias de la deriva lateral tratan de
igualar las presiones en las puntas del alerón para evitarlos.

28. PLANO INFERIOR
Situado sobre la caja de cambios y sobre la estructura
de impacto, este elemento que desaparecerá en 2014
suele estar sin pintar dejando la fibra de carbono al
descubierto, y sólo puede ser de un elemento. Además
de ofrecer apoyo aerodinámico, suele ser un
elemento estructural del coche al pasar las cargas del
alerón trasero al chasis porque los equipos tratan de no
utilizar una columna central para sujetar el alerón
para no restarle eficiencia.

29. DERIVADAS LATERALES
Las derivas laterales unen el plano
inferior del alerón con la parte
superior, y como decíamos,
normalmente tienen que soportar
toda la carga generada en el alerón
trasero.

30. DRS
Para facilitar los adelantamientos se desarrolló el
DRS (Drag Reduction System) que permite cambiar el
ángulo del flap en determinados momentos. El sistema
es muy sencillo y consta de un actuador hidráulico que
mueve el flap, articulado en su parte trasera, de su
posición normal (cerrada) a una más alta y plana,
reduciendo el apoyo aerodinámico y la resistencia que
ofrece, para mejorar la velocidad punta.

32. CÉLULA DE SUPERVIVENCIA
La célula de supervivencia tiene que cumplir una serie de
dimensiones por motivos de seguridad del piloto, y para
que éste pueda salir de él en menos de cinco segundos. Los
pies del piloto deben estar detrás de la línea del eje
delantero, para evitar lesiones en caso de un accidente
frontal, y la parte del cockpit donde están los pies debe
tener una sección mínima para garantizar que hay espacio
para pilotos de diferentes tamaños y que los equipos no
traten de llevarlo a la mínima expresión para beneficio
aerodinámico.

33. CINTURONES DE SEGURIDAD
Para mantener al piloto bien sujeto se utilizan arneses de
seis puntos, formado por dos correas para los hombros,
dos para la cintura, y otras dos para la entrepierna. La
longitud de las correas es única para cada piloto para
asegurar que son adecuadamente tensadas sin que sobre
mucha cinta para que no aletee. Cada correa está unida
en uno de sus extremos al cockpit, y los otros extremos se
unen en una hebilla del estilo de las empleadas en
aviación. El piloto simplemente tiene que girar la hebilla
para liberar todas las correas a la vez.

34. EXTINTORES
Otro dispositivo imprescindible en el cockpit es el
extintor de incendios. Sondea tanto el cockpit como el
compartimento del motor para controlar los incendios
antes de que lleguen los bomberos. No tienen la forma
típica de botella roja, sino que tienen la forma adecuada
para ajustarse debajo de las rodillas del piloto y no lo
reconoceríamos si lo viéramos. Sólo proveedores
homologados por la FIA pueden proporcionar estos
sistemas que tienen alrededor de tres kilos de agente
extintor.

36. EMBRAGUE
La potencia del motor tiene que pasar por un embrague para permitir
que el coche pueda comenzar un Gran Premio o arrancar desde los
boxes. El embrague puede “enganchar” o “desenganchar” el motor de
la caja de cambios, mediante la actuación del sistema hidráulico sobre
los discos de fibra de carbono del embrague. Estos discos rozan unos
con otros para crear la fricción que une el giro del motor al de la caja
de cambios.
El movimiento del embrague es controlado por el piloto desde el
volante mediante levas, y el movimiento del embrague debe
corresponder directamente con el de las levas para evitar cualquier
ayuda al piloto como controles de tracción. En carrera el embrague
sólo se usa en la salida y al arrancar de las paradas, puesto que no se
utiliza pra los cambios de marchas.

37. MARCHAS
Las siete marchas de un F1 van montadas en dos ejes
montados longitudinalmente en el coche. El motor transmite
el giro al eje primario, que va montado abajo, y los engranes
van montados en este eje con estrías que permiten que se
desplacen a lo largo del eje, pero siempre transmitiendo el giro.
Encima de este eje está el eje secundario, y los engranes no
están fijados en él, sino que giran libremente sobre cojinetes.
Cuando hay que insertar una marcha, un anillo dentado
montado en el eje bloquea el engrane correspondiente para que
la potencia se transmita al diferencial. El movimiento del
anillo es controlado por el mecanismo de selección.

38. SELECTOR
A diferencia de los coches de calle, las cajas de cambio de un F1 tienen
que seleccionar las marchas una a una, de modo secuencial, y no se puede
saltar de una a cualquier otra. La velocidad del cambio es crítica porque
el tiempo de espera entre quitar una marcha y meter la siguiente es un
tiempo muerto que podría servir para seguir empujando el monoplaza. Sin
embargo actualmente todos los equipos tienen sistemas “seamless”, que
son complejos procesos que permiten subir marchas sin interrupción de
entrega de potencia a las ruedas, lo que supone una mejora de varias
décimas por vuelta. Para conseguir esto el sistema hidráulico de selección
se divide en dos, y cada uno de ello opera engranajes alternativos, y
mientras se está soltando una marcha ya se está engranando la siguiente.
Sólo potentes sistemas hidráulicos y una electrónica rápida permiten hacer
estos cambios en milésimas de segundo

39. DIFERENCIAL
Para transmitir el giro que sale de la caja de cambios a
las ruedas traseras los coches emplean un diferencial.
Su papel es permitir que las ruedas traseras puedan
girar a velocidades diferentes porque en las curvas la
rueda exterior tiene que girar más rápido que la
interior. Sin embargo que el diferencial permita que
una rueda pueda girar mucho más rápido que la otra
hace que sea muy fácil perder tracción; si una rueda
comienza a patinar, toda la fuerza del motor se
escapará por esa rueda.

40. DIFERENCIAL
 Con la potencia que tiene un F1 se hace obligado montar
un autoblocante, o un diferencial de deslizamiento
limitado, gestionados hidráulicamente para modificar sus
características. Entrando en una curva interesa que no
trabaje para facilitar el giro, pero al acelerar conviene un
tarado fuerte para evitar las pérdidas de tracción. El
piloto puede modificar su configuración durante la
carrera para adaptarse a la carga de combustible o estado
de los neumáticos.

41. SISTEMA HIDRÁULICO
El sistema hidráulico controla y mueve todos estos sistemas. En la
caja de cambios controla los cambios de marcha, embrague, diferencial
y la marcha atrás. La caja cuenta con un sistema de válvulas
alimentadas por una bomba hidráulica montada en el motor. Las
válvulas y los actuadores están controlados por la centralita
electrónica, y cuando el piloto quiere que un sistema funcione la
centralita envía señales a las válvulas, que se abren para que la
presión hidráulica mueva un actuador.
Todas estas piezas son muy pequeñas y están expuestas a fuertes
vibraciones y calor en los estrechos confines de una caja de cambios,
siendo el fallo hidráulico la causa más común de averías en un F1.

43. Motor-Generador
Es la parte clave para el funcionamiento del KERS. En lugar de
utilizar dos dispositivos eléctricos similares, están los dos a la
vez en uno. Unido a la parte frontal del motor, el cigueñal le
hace girar mediante engranes, y puede trabajar como un
alternador o un motor de arranque.
Bobinas de cobre trabajan con imanes en la carcasa exterior para
cargar o descargar electricidad. Funcionando en modo
alternador, la energía cinética se convierte en corriente alterna,
similar a la corriente domestica, y la envía mediante gruesos
cables a las baterías. Cuando funciona en modo motor de
arranque, aprovecha la corriente para generar 80 cv de potencia.

44. BATERÍAS Y ELECTRÓNICA
Las baterías son las que en gran medida determinan el
peso y tamaño del sistema. Se emplean baterías de Litio
que van debajo del chasis, en un hueco especialmente
moldeado debajo del depósito de combustible. Junto a
ellas se monta la electrónica necesaria, que realiza dos
funciones. Por un lado, convertir la corriente alterna
generada por el motor-generador a corriente continua
para que pueda ser almacenada en las baterías, y por
otro la electrónica cambia el sistema del modo de carga
al de descarga.

45. REFRIGERACIÓN
 Cargando y descargando 60 kw de electricidad cada
vuelta, las baterías generan una gran cantidad de calor,
por lo que necesitan ser refrigeradas. Esto se logra con
refrigeración líquida. Una pequeña bomba eléctrica hace
pasar el agua a través de las baterías para después
refrigerar el agua caliente en un pequeño radiador.
Algunos equipos tienen este radiador en el pontón junto
con los radiadores principales del motor, mientras que
otros como Ferrari y McLaren los tienen detrás del arco
de seguridad con su propia entrada de aire.

46. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Cuando el piloto frena, la electrónica coloca el motor-
generador en modo de carga. Así, el motor-generador opone
resistencia al giro del motor, más o menos como el efecto de
retención del motor cuando levantamos el pie del acelerador.
Esto facilita el trabajo de los frenos traseros.
La energía generada por el motor-generador pasa a través del
cableado a las baterías, y la carga se realiza a una velocidad
que se adapta a la cantidad de tiempo que el coche está
frenando en cada vuelta. De esta manera el KERS funciona
siempre que se está frenando, para no alterar el reparto de
frenada. El piloto puede ajustar la velocidad de carga desde el
volante si las baterías no se están cargando correctamente.

47. DESCARGA DE LA ENERGÍA
El piloto puede utilizar el impulso del KERS durante
6,7 segundos por vuelta en un único impulso o en
varios más cortos. Cuando el piloto pulsa el botón del
KERS obtiene 80 cv de potencia extra, al colocar la
electrónica el motor-generador en modo de descarga.
En ese momento la electricidad de las baterías se envía
al motor-generador, que actúa como motor y añade
potencia al motor de combustión.

48. BALANCÍN
En una suspensión delantera típica con
empujador, éste va del triángulo inferior a la
parte alta del chasis. Cada empujador actúa
sobre un balancín, que pivota y con el otro
extremo mueve el muelle y el amortiguador.
Estos balancines suelen ser de aluminio
mecanizado y giran sobre rodamientos para
reducir las fricciones en la suspensión.

49. MUELLES
A diferencia de los coches de calle, los F1 no tienen
muelles helicoidales, que desaparecieron de este
deporte hace más de 10 años por cuestiones de
espacio. En su lugar, se emplean barras de torsion,
que son tubos de metal estriados en sus extremos.
En lugar de ser comprimidos, se retuercen, y
dependiendo de su tamaño se pueden crear
diferentes efectos de muelle.

50. THANK YOU