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Técnica F1: ¿cuánto contamina un fórmula 1?

Adrián Mancebo

28/09/2015 - 13:45

¿Cuánto contamina un fórmula 1? ¿Cómo ha afectado la llegada de la hibridación a la categoría reina del automovilismo? El experto Juan De Norverto Moríñigo, Ingeniero ICAI y profesor de motores en Grado y Master de Competición en la Universidad Antonio de Nebrija, nos ayuda a comprenderlo.

Todo sobre el GP de Japón F1

Parece mentira que hoy en día y, después de más de medio siglo de competición, se pueda poner en duda a la competición automovilística por excelencia: El campeonato del mundo de F1. Para sus detractores, se trata de reuniones de vehículos conducidos por un solo piloto muy alejados de la realidad, dando vueltas en circuitos ante miles de espectadores. Lujo, excesos, ruido infernal.

Sin embargo, para los que amamos el AUTOMOVILISMO, con mayúsculas, somos conscientes de que la F1 es el máximo exponente de la tecnología del automóvil, y sí, marcan el camino a seguir para el resto de la industria.

No vamos a hablar de los frenos de disco, cajas de cambio automáticas, controles de tracción o de estabilidad. Aunque parezca increíble, y más en estos días inmersos en el escándalo ‘Dieselgate’, pretendo romper una lanza a favor de la F1 y sus beneficios para el medioambiente del futuro. Parece imposible poner límites a la competición de más alto nivel sin que pierda su esencia y espectáculo. Sin embargo, se está consiguiendo.

Las emisiones contaminantes de un F1

Un monoplaza de F1 contamina de manera cualitativa igual que lo hace un automóvil propulsado por un motor de gasolina. Estos motores, denominados de ‘encendido provocado’ basan su modo de funcionamiento en comprimir una mezcla de aire y después de añadirle la gasolina más o menos lejos de la cámara de combustión: hacer saltar una o varias chispas de la bujía, provocar una inflamación, y al expandirse los gases quemados resultantes, éstos empujan a los pistones que a su vez mueven al cigüeñal que empieza a girar. A partir de aquí, caja de cambios y potencia a las ruedas. En fin, como decía, muy semejante a un automóvil convencional.

Por tanto, lo que podemos esperar que salga por el escape es monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), agua, y óxidos de nitrógeno (NOx). También algún óxido de azufre proveniente de quemar aceite y del azufre del combustible.


Las diferencias con nuestro vehículo de calle radican es que el motor está ajustado para rendir la máxima potencia en cada momento. Esto se traduce en trabajar a veces con mezclas muy ricas de combustible, pese a la gran cantidad de aire que introduce el turbo y encendidos muy adelantados con unos amplios cruces de válvulas para permitir llenados y vaciados de los cilindros. En esta situación no se podrían usar catalizadores convencionales ya que éstos solo funcionan cerca de la combustión estequiométrica, esto es sin exceso de aire ni de combustible. Además, si se pusiera un catalizador en el escape, restringiríamos la salida de gases y se perderían prestaciones. Otro contaminante es el ruido y aunque se podría limitar poniendo silenciadores, las prestaciones se verían muy resentidas. 

 

¿Y qué pasa con el CO2?

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Pues que el CO2 es un gas no contaminante. Lo producen entre otros, todos los seres vivos al respirar. Su principal hándicap es que contribuye al efecto invernadero y por tanto el un potencial causante del calentamiento global. El CO2 está directamente relacionado con el consumo de combustible. Aquí, los f1 se llevan la palma.

Un fórmula 1 desde 2014 tiene disponible para cada carrera 100 Kg de combustible (se limita en masa porque si lo hiciéramos en volumen, litros, dependería de la temperatura de cada momento). Pero además se controla el gasto instantáneo impidiendo sobrepasar un consumo de 100Kg/h en cualquier momento. Esos 100 Kg son aproximadamente 140 litros en condiciones normales.

Si la distancia recorrida en las carreras es de 305 Km (salvo en Mónaco), una operación fácil nos daría un consumo de 46l/100 Km, que tampoco es una cifra desorbitada. Sabiendo que la equivalencia con el CO2 es que por cada Kg de gasolina, se emiten 2.3 Kg de CO2. Por tanto en una carrera, cada monoplaza emite unos 230 Kg de CO2. Para hacernos una idea de magnitud esto es lo que emite un turismo de gasolina de segmento B en 2000 Km. Monoplazas hay 22 por carrera y turismos circulando por el mundo…millones.


¿Qué hace la F1 para ayudar al medioambiente?

Pues mucho. Sobre todo I+D. Probar soluciones nuevas que ayudarán a reducir las emisiones en el futuro. Algunas de estas innovaciones son:

  • Inyección directa de gasolina
  • Sistema de movimiento de válvulas (distribución) neumático.
  • Recuperadores de energía en frenada: ERS-K. ( MGU-K)
  • Recuperadores de energía de gases de escape: ERS-H (MGU-H) (Máquina eléctrica conectada al turbocompresor)
  • Motor de cilindrada reducida. V6 de 1600 cc (Downsizing) y turbocompresor.
  • Aerodinámica variable (DRS).

Los recuperadores (ERS-K, MGU-K) podrían almacenar más energía en función del tamaño y tipo de acumuladores (baterías, supercondensadores). En la actualidad almacenan 163 CV que se pueden utilizar durante 33 segundos. Una gran cantidad de energía. Y sí, ¡un F1 es un coche híbrido!

 

¿Se podrían regular las emisiones en un F1? ¿Merecería la pena?

Desde luego, se podrían poner más límites al consumo, con ello bajaría el CO2. Todo a costa de perder prestaciones, por lo menos al principio. Se podría limitar más el régimen de giro pero ocurriría lo mismo. Creo que se podría ir aumentando la energía reaprovechada de manera paulatina y desde luego, siguiendo el ejemplo de la F1, pienso que la hibridación debería ser obligatoria en todos los turismos a partir de una fecha cercana, igual que los sistemas start-stop. 

Lo que no tiene sentido es tratar de homologar un monoplaza en un banco de rodillos siguiendo el esquema de los turismos actuales. El ajuste en rodillo sería imposible salvo que se fijaran unas cargas aerodinámicas y de rodadura comunes para todos los monoplazas. Además habría que fijar un circuito patrón y simular una vuelta en carrera. Es una buena idea para una tesis.

Por tanto, utilicemos nuestros esfuerzos en mejorar los vehículos actuales y usemos las grandes competiciones como bancos de ensayos. Esta es la mejor enseñanza que podremos recibir.

¡Que viva la F1 y que viva en su esencia de competición pura!

Sobre el autor:

Juan De Norverto Moríñigo

Ingeniero ICAI

Ha trabajado en Nissan y Bosch

Profesor de motores en Grado y Master de Competición en la Universidad Antonio de Nebrija

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Adrián Mancebo

Colaborador Motorsport

Amante del mundo de la competición. Disfruto trabajando en lo que más me gusta, siempre con un ojo puesto en cualquier carrera del mundo.

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