​El turbo en la Fórmula 1: historia y fundamentos técnicos

La principal razón por la que FIA (Federación Internacional de Automovilismo) y la ya extinta FOTA (Asociación de Equipos de Fórmula 1) idearon el proyecto de una profunda reconversión de la normativa relativa a los motores en 2010 fue que con ello pretendían incrementar el espectáculo, enviando además un claro mensaje de responsabilidad medioambiental. Para ello, en 2014 se implementaron motores de seis cilindros limitados a 15.000 revoluciones por minuto y con una capacidad reducida hasta los 1.600 centímetros cúbicos, incorporando el turbo compresor, el ERS y una restricción de flujo de combustible que obligaría a los motoristas a buscar la máxima eficiencia en el consumo.

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¿Qué es el ERS?

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La potencia estimada inicial del conjunto rondaba los 750 caballos, una cifra similar a la de los V8 atmosféricos de 2.400 centímetros cúbicos a los que sustituyó. Para reforzar la imagen sostenible, se limitaron las unidades disponibles, siendo actualmente de cinco motores por temporada. Las estimaciones para la presente temporada ya rondan los 900 caballos de potencia, con Mercedes y Ferrari acercándose peligrosamente a la cifra mágica de los 1.000 caballos.

Aunque es algo que no satisfizo a todos los equipos y aún hoy es objeto de múltiples controversias por su elevado coste de desarrollo, finalmente el plan se llevó a cabo y, con él, la vuelta del turbo a la Fórmula 1.

La tetera amarilla

Así se le llamó en el paddock al Renault RS01, el monoplaza que dio inicio a la famosa ‘era turbo’ que dominó la Fórmula 1 hasta 1989. Pero si bien el RS01 fue el primer monoplaza dotado de turbo compresor, la historia del motor sobrealimentado empezó a escribirse en los años 20, estando presente desde los inicios oficiales de la Fórmula 1 en 1950 en los monoplazas de Alfa Romeo y Maserati, entre otros. Antes de establecerse el Campeonato del Mundo, estos coches se habían batido durante décadas con los Mercedes y Auto Union, también dotados de estos sistemas.

El ingeniero que apostó por el turbo fue Bernard Dudot, ya que llevaba tiempo trabajando con él en los Alpine de la resistencia (también se utilizaba con asiduidad en rallies y en la Indy). Cuando la marca francesa le pidió colaboración en el proyecto de Fórmula 1, no dudó en concebir un motor turbo de 1,5 litros de capacidad, lo que marcaba una reglamentación a la que, por otra parte, nadie prestaba atención.

Los inicios fueron realmente complicados, dando lugar al mote por el color del coche y su tendencia a envolverse en humo gracias a su extrema fragilidad. Además, la respuesta del turbo era muy lenta, por lo que su conducción se hacía realmente complicada.

Dos años tardó en proporcionarle a la marca francesa la primera victoria, en el famoso Gran Premio de Francia de 1979 celebrado en Dijon, aunque no por este hito, sino por la que es consideraba la mejor batalla de todos los tiempos, la que René Arnoux y Gilles Villeneuve libraron por el segundo puesto. Pero delante de ellos se impuso con autoridad Jean-Pierre Jabouille, algo que transformó las risas de sus competidores en una frenética batalla por liderar la nueva era que se había instaurado en la F1.

Los días del legendario motor atmosférico Cosworth DFV estaban contados, algo que se concretó en 1983 cuando Nelson Piquet se hizo con el título apoyado por el turbo de BMW. Porsche y Honda también se unieron a la fiebre del turbo, con Ferrari en un principio reacio a prescindir de sus legendarios V12 atmosféricos. Incluso algunos motoristas privados como Hart y Motori Moderni llegaron a concebir propulsores turboalimentados.

Potencia sin control

Con el inicio de la guerra del turbo las cifras de potencia empezaron a ascender de un modo vertiginoso, llegando a superarse ampliamente los 1.000 caballos de potencia en el último tercio de la década de los 80. Con la colaboración de los combustibles experimentales y los neumáticos de calificación, las velocidades llegaron a considerarse peligrosas, tomando la FIA la decisión de limitar la válvula de admisión a sólo 2,5 bares de presión. Eso hizo que la potencia de los motores se redujera hasta los 800 caballos.

En 1987, se limitó aún más el uso de los motores turbo, reduciendo la capacidad de los depósitos de combustible de los monoplazas que los utilizaran a 150 litros, mientras que los coches con motores atmosféricos de 3,5 litros, contaban con depósitos de capacidad libre. El siguiente paso, en 1989, fue la prohibición de este tipo de motores.

Reglamentación de motores

• 1950-1953: (425cv aprox.) 4,5 litros atmosféricos o 1,5 litros sobrealimentados.
• 1954-1960: (290cv aprox.) 2,5 litros atmosféricos o 750cc sobrealimentados.
• 1961-1965: (225cv aprox.) 1,5 litros atmosféricos.
• 1966-1986: 3,0 litros atmosféricos (390/500cv) o 1,5 litros sobrealimentados (500/1500cv).
• 1987: 3,5 litros atmosféricos (575 cv aprox.) o 1,5 litros sobrealimentados a 4 bares (900 cv aprox.)
• 1988: 3,5 litros atmosféricos (585cv aprox.) o 1,litros sobrealimentados a 2,5 bares (685cv aprox.)
• 1989-1994: (675/820cv aprox.) 3,5 litros atmosféricos.
• 1995-2004: (650/950cv aprox) 3,0 litros atmosféricos-
• 2005: 3,0 litros V10 atmosféricos.
• 2006: (740cv aprox.) 2,4 litros V8 atmosféricos
• 2007-2008: 2,4 litros V8 atmosféricos a 19.000 rpm max.
• 2009-2013: 2,4 litros V8 atmosféricos a 18.000 rpm max.
• Desde 2014: 1,6 litros V6 turbo a 15.000 rpm max.

Los campeones con Turbo

Cómo funciona un motor turbo

La máxima potencia que un propulsor puede liberar está limitada por la cantidad de aire que se puede ‘quemar’ o combustionar dentro de sus cilindros. La limitación, por tanto, viene determinada por la cantidad de aire que se puede introducir en los cilindros a lo largo de los ciclos del motor.

Si, de algún modo, el aire dirigido a los cilindros se comprime a una densidad más elevada que la correspondiente a condiciones ambientales (que es precisamente lo que ocurre con un motor normalmente aspirado o atmosférico), antes de que éste sea introducido en los cilindros, la potencia máxima que produce un propulsor se incrementa enormemente. De hecho, no sólo la potencia, sino también el par motor y la presión efectiva media de un propulsor es directamente proporcional a la densidad de aire que entra en los cilindros.

Precisamente este es el objetivo de los motores sobrealimentados de combustión interna. De hecho, el término sobrealimentado se refiere al incremento que se produce en la densidad del aire (en realidad, la mezcla de aire) cuando se aumenta su presión antes de ser introducido en los cilindros. Existen tres métodos básicos de sobrealimentación: la sobrealimentación mecánica (mechanical supercharging), la turboalimentación (turbocharging) y la sobrealimentación por ondas de presión (pressure wave supercharging).

En un motor sobrealimentado, un compresor movido (mecánicamente) por el motor mediante una correa o el cigüeñal, se encarga de comprimir el aire que alimenta a los cilindros. En un motor turbocomprimido, en cambio, existe una turbina que gira por la acción de los gases de salida del motor y que, unida al compresor por un eje, hace que éste produzca una mezcla de aire más comprimida. De hecho, la parte asociada a la turbina es una máquina térmica que permite una compresión en la entrada más eficiente desde el punto de vista energético, ya que convierte el calor de salida en energía de entrada suplida a través del compresor.

En la sobrealimentación por ondas de presión se consigue aumentar la presión de entrada mediante ondas en la entrada y la salida de los cilindros. Aunque existen formas más complejas de llevar a cabo la sobrealimentación (usando varios turbinas y/o compresores, intercambiadores de calor, etc.), su funcionamiento es básicamente el mismo.

La gran ventaja que presentan los motores sobrealimentados frente a los atmosféricos es la capacidad de generar más potencia a igualdad de condiciones. Dicho de otro modo: con un motor menos pesado, con un número inferior de cilindros y con un volumen menor, es capaz de suministrar la misma o mayor cantidad de potencia y par motor que uno atmosférico. Uno de los inconvenientes es el coste necesario para su desarrollo, que se ve compensado con creces gracias a su enorme eficiencia y generación de potencia, especialmente en el caso de los motores turboalimentados.

Fuente: Asesoramiento técnico de Felipe J. BlasFotos: Renault Sport / BMW / Mercedes AMG