Qué es la Unidad de Potencia, qué elementos la forman y cómo funciona

En este artículo, exploraremos en detalle los elementos que componen esta unidad de potencia, desde el motor principal hasta los ingeniosos MGU-K y MGU-H que recuperan energía cinética y térmica para impulsar estos bólidos de alta tecnología.

Qué es la Unidad de Potencia de un Fórmula 1 y qué elementos la forman

La Unidad de Potencia de un monoplaza de Fórmula 1 es la parte del coche que genera la energía mecánica necesaria para propulsarlo. También se conoce como PU (Power Unit) por sus siglas en inglés.

La Unidad de Potencia es esencial para proporcionar la potencia necesaria para alcanzar altas velocidades y rendimiento en la pista. Además, con la reglamentación actual se busca la eficiencia energética y la sostenibilidad.

Esto ha llevado a la introducción de componentes híbridos y sistemas de recuperación de energía desaprovechada para aumentar la potencia y la eficiencia del motor.

Estas unidades de potencia son un elemento clave en la competición de Fórmula 1 y un área de desarrollo constante en la industria automotriz, especialmente en términos de eficiencia y sostenibilidad.

Elementos que conforman la Unidad de Potencia de un F1

La Unidad de Potencia (PU) en un coche de Fórmula 1 está compuesta por varios elementos esenciales que trabajan en conjunto para proporcionar la potencia necesaria y cumplir con el reglamento técnico de la competición.

Los principales componentes de la Unidad de Potencia son los siguientes:

1. Motor de Combustión Interna (ICE): este es el motor principal del coche, un V6 turboalimentado con una cilindrada de 1,6 litros. El ICE es responsable de la generación de potencia mediante la combustión de combustible.
2. MGU-K (Motor Generator Unit - Kinetic): es un motor eléctrico conectado al eje de transmisión del coche. Su función principal es recuperar la energía cinética generada durante la frenada o desaceleración y convertirla en energía eléctrica. Además, puede proporcionar un impulso adicional al motor cuando el piloto acelera.
3. MGU-H (Motor Generator Unit - Heat): el MGU-H está conectado al sistema de escape del coche y aprovecha la energía proveniente de los gases de escape. Convierte esta energía en electricidad, que puede ser utilizada para alimentar otros sistemas eléctricos y también para reducir la carga del motor de combustión interna.
4. Batería: la energía eléctrica generada por el MGU-K y el MGU-H se almacena en una batería de iones de litio. Esta batería almacena la energía para su uso posterior.
5. Control electrónico (ES): el control o centralita electrónica supervisa y gestiona todos los componentes de la Unidad de Potencia. Regula la entrega de potencia, la estrategia de uso de energía y garantiza que el sistema funcione de manera eficiente y cumpla con las reglas de la Fórmula 1.
6. Turbo: el motor de combustión interna es turboalimentado, lo que significa que tiene un turbocompresor para aumentar la eficiencia y la potencia. Este comprime el aire antes de ingresar al motor, lo que aumenta la potencia producida por el motor.

Estos componentes trabajan en conjunto para proporcionar la potencia necesaria para propulsar el coche de Fórmula 1 a altas velocidades y garantizar un rendimiento óptimo en la pista.

Cada temporada, las regulaciones técnicas pueden cambiar, lo que influye en el diseño y el rendimiento de la Unidad de Potencia, lo que hace que la Fórmula 1 sea una competición en constante evolución en términos de tecnología y eficiencia.

Así funciona el motor híbrido, o unidad de potencia, de un Fórmula 1.

¿Cómo funciona el MGU-K?

La función principal del MGU-K (Motor Generator Unit - Kinetic) es convertir la energía cinética generada durante la fase de desaceleración del vehículo en energía eléctrica que luego se utiliza para proporcionar un impulso adicional al motor, aumentando la potencia y la eficiencia del coche. Lo hace del siguiente modo:

1. Captura de energía cinética: cuando el piloto frena o levanta el pie del acelerador del coche, se genera una gran cantidad de energía cinética que normalmente se desperdiciaría. Sin embargo, el MGU-K está conectado al eje de transmisión del coche y actúa como un generador. Cuando el coche no acelera, el MGU-K convierte la energía cinética en energía eléctrica.
2. Almacenamiento de energía: la energía eléctrica generada por el MGU-K se almacena en una unidad de batería o batería de iones de litio. Esta batería tiene la capacidad de retener la energía capturada para su uso posterior.
3. Impulso adicional: cuando el piloto acelera, el MGU-K puede actuar como motor eléctrico, suministrando energía adicional al motor de combustión interna. Esto aumenta la potencia total del coche. Este impulso se utiliza para adelantar a otros competidores o para acelerar más rápido en las rectas.
4. Estrategia de gestión: la gestión del MGU-K es fundamental. Los ingenieros del equipo de Fórmula 1 deben decidir cuándo usar la energía almacenada de manera estratégica. Usarla demasiado temprano en la vuelta puede agotarla antes de lo deseado, mientras que usarla de manera efectiva puede marcar la diferencia en el rendimiento del coche.

Su funcionamiento es un ejemplo de cómo la tecnología de la Fórmula 1 puede influir en el desarrollo de vehículos más sostenibles en la industria automotriz.

Cómo funciona el MGU-H

El MGU-H (Motor Generator Unit - Heat) tiene como función principal aprovechar la energía térmica de los gases de escape del motor de combustión interna para generar energía eléctrica, lo que contribuye a la eficiencia y al rendimiento del vehículo.

A continuación, te explicaré cómo funciona el MGU-H:

1. Captura de energía térmica: los gases de escape generados por el motor de combustión interna contienen una gran cantidad de energía térmica. El MGU-H está conectado al sistema de escape y actúa como un generador que captura esta energía térmica.
2. Generación de energía eléctrica: la energía térmica capturada se convierte en energía eléctrica a través del MGU-H. Este proceso es posible gracias a una turbina que gira debido a la presión de los gases de escape calientes. La turbina está conectada a un generador que convierte la energía cinética en electricidad.

A partir de aquí, el proceso es el mismo que en el caso del MGU-K, ya que entran en juego las baterías y unidades de control.

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¿Cuánta potencia tiene una Unidad de Potencia de Fórmula 1?

La potencia del motor de combustión y del motor eléctrico en un coche de Fórmula 1 varía según las regulaciones técnicas de la temporada y el diseño específico de cada equipo. Sin embargo, los siguientes valores son bastante próximos a la realidad.

A fecha de 2023, los motores de combustión interna utilizados en la Fórmula 1 son motores V6 turboalimentados con una cilindrada de 1,6 litros. Estos motores entregan alrededor de 600 a 700 caballos de potencia, lo que es impresionante considerando su tamaño y su enfoque en la eficiencia.

El motor eléctrico utilizado en el MGU-K (Motor Generator Unit - Kinetic) contribuye con aproximadamente 160 caballos de potencia adicionales. Esta potencia es variable y se utiliza estratégicamente, especialmente en aceleración y adelantamientos.

El motor eléctrico del MGU-H (Motor Generator Unit - Heat) contribuye con una potencia menor que el MGU-K, generalmente en el rango de 120 a 160 caballos de potencia, aunque estos valores pueden variar.

En conjunto, un coche de Fórmula 1 tenía una potencia total de alrededor de 900 a 1.000 caballos de potencia, gracias a la combinación del motor de combustión y los motores eléctricos.