TODO SOBRE LA FÓRMULA E: TÉCNICA Y FUNCIONAMIENTO

La Formula E ya ha nacido. Fue el pasado fin de semana cuando los nuevos prototipos empezaron su larga andadura. No solo hablo del Campeonato 2014-15, el primero de la historia de esta competición sino más bien un largo y duro camino en busca de la innovación. Esta competición es un verdadero laboratorio cuyo fin es experimentar, probar, desarrollar tecnologías que permita a los fabricantes crear diseños en un marco que combina tecnología y deporte para promover, y sobre todo acelerar la popularidad de los coches eléctricos. Todo lo que se haga irá encaminado a encontrar aplicaciones directas para los vehículos de calle.
Como amante del deporte del motor no podía dejar a un lado este nuevo que formato al que sinceramente no había prestado mucha atención ignorante de la cercanía de la competición pero una vez que recibí un par de comentarios sobre ella me picó la curiosidad y me puse manos a la obra y para ser sincero, no he visto la primera carrera pero os aseguro que la segunda no me la pierdo ni loco ya que me atrae mucho la historia. 

Lo primero que hay que aclarar es que no estamos ante un intento de dar relevo a la Fórmula 1. La Formula E nace independiente y sin la intención de dar sombra a su hermana mayor pero viendo el camino que ha tomado la Federación Internacional de Automovilismo con su política sobre la sostenibilidad energética en la máxima competición yo apostaría que dentro de algunas décadas, muchas menos de las que creemos se producirá una fusión entre ambas para seguir un camino en común. Tiempo al tiempo y estos ojos que lo vean.
Antes de nada para los que anden un poco despistados como yo hace unos días vamos a refrescarles las ideas ¿Qué es la Formula E?

Es una categoría de competición organizado por la FIA con monoplazas eléctricos a baterías que usa el mismo carácter jerárquico que la Fórmula 1. Arrancó este mes de Septiembre en la ciudad de Beijing y consta con un total de 10 grandes premios dos en América del Norte, tres en América del Sur, tres en Europa y dos en Asia disputados por 10 equipos, 20 pilotos, 40 coches y ojo, con un único diseño de monoplaza en esta primera temporada. Todas las pistas serán circuitos urbanos al estilo de Mónaco.
Si has leído con atención, te habrás fijado que en cada carrera existirán 40 monoplazas para 20 pilotos. Esta idea de dos coches por cada piloto es por exigencias del guión, y es que cada monoplaza de Formula E cuenta con suficiente autonomía para cubrir alrededor de 25 minutos de carrera, obligando a parar en boxes para cambiar de coche y así poder cruzar la meta sin quedarse tirado por el camino.
No hay la menor duda de que hablamos de un auténtico desafío que supondrá una verdadera revolución para todos los implicados. Ninguna de las firmas que han apostado por este proyecto evita tener que reconocer que participar en la Fórmula E es asumir muchísimos riesgos con una hoja de ruta repleta de novedades.
Como digo, en la actualidad es una competición monomarca pero durará poco. En su segunda temporada los equipos tendrán total libertad para trabajar en el apartado técnico del monoplaza. Ahora la normativa es muy restrictiva, no tanto por limitar la competición sino más bien por el elevado costo de desarrollo de todos los elementos que forman los nuevos monoplazas y nadie se metería en ese fregado en la actualidad en solitario. Por esa razón se ha repartido el trabajo. Varios fabricantes desarrollarán las diferentes piezas forman el coche como sucede en otras competiciones menores organizadas por la FIA. Vamos a verlas.

Chasis

El trabajo para la fabricación de los 42 monoplazas esta dividido en dos. Por un lado la empresa francesa Spark Racing Technology diseño los prototipos para luego asociarse con  la compañía italiana Dallara para crear el monocasco, con una estructura de nido de abeja de carbono / aluminio y el resto de componentes de la carrocería ( nido de abeja de fibra de carbono y kevlar). Dallara tiene mucha experiencia en este apartado, son conocidos por construir los chasis de la IndyCar, la categoría de monoplazas más importante de los Estados Unidos, casi nada. Los nuevos monoplazas llamados  Spark-Renault SRT_01E miden 5 metros de largo, 1,8 m de ancho y 1,25 m de tiene el aspecto de un F1 pero con los cuatro neumáticos carenados para reducción la resistencia al avance. De no ser por esa medida la resistencia producida por las ruedas sería tal que no podrían alcanzar velocidades muy altas y la autonomía re vería drásticamente reducida.  La similitud con la IndyCar es grande pero se diferencia de ella en el carenado de las ruedas delanteras. Los monoplazas norteamericanos sólo lo hacen en la parte posterior. El peso mínimo para el conjunto del coche/conductor es de 800kg, 150 más que un F1.  
La FIA limita las variables de configuración del chasis como son la alineación,  los muelles de las suspensiones, la altura de la carrocería, amortiguación y algunos retoques aerodinámicos.

RESS
Es la parte más importante del coche. El SRT_01E Spark-Renault cuenta con un sistema de almacenamiento de energía recargable (RESS), hablando en cristiano, las baterías y condensadores similares a los utilizados en la F1 para activar el MGU-K que pueda suministrar energía para propulsar el coche a través del motor.  El uso del  volante de inercia también es factible. Recordar que este sistema fue utilizado por Williams hace algunos años para almacenar la energía para su Kers. Fue desechado en la F1 aunque se utiliza en otras disciplinas como LeMans, incluso ha dado el salto a la vida diaria y hay trenes eléctricos que circulan gracias a ellos.
La energía para el motor eléctrico proviene de baterías de iones de litio - la misma tecnología que se utiliza en los ordenadores portátiles - que se encuentran detrás del conductor dentro de la célula de seguridad de carbono. El flujo de energía entre la batería y el motor eléctrico es controlado por la electrónica de control del motor. Todos los sistemas eléctricos operan a voltajes muy altos, de hasta 800V. 
El sistema de almacenamiento tiene que ser recargable, de hecho tarda 90 minutos en hacerlo y debe cumplir algunas normas como la pasar los estándares de la FIA, tener un peso máximo de las células y / o condensador/batería no superior a 200kgs y  deben estar certificados con las normas de transporte de las Naciones Unidas como requisito mínimo que comprende un medio de almacenamiento de energía.
El diseño del RESS es gratuito, pero hay que ser homologados por la FIA. Parte de la RESS es las baterías de tracción y el sistema de gestión de la batería que son suministrados por Williams Advanced Engineering.
Posiblemente los súper condensadores se asociarán con la batería para ayudar en el suministro de energía para un máximo de aceleración a corto plazo. El RESS, incluyendo todos los condensadores sólo puede  descargar 30 kWh de energía por carrera, una cantidad menor que la potencialmente acumulada en cuatro litros de gasolina sin plomo. Formula E es un lugar perfecto para probar baterías personalizadas, y es una gran oportunidad para que se produzca un avance importante en los dispositivos de almacenamiento de energía.

En esta imagen vemos el sistema de refrigeración de motor y las baterías. Para ello cuentan con unos radiadores que bajar la temperatura del líquido refrigerante. El sistema cuenta con electro ventiladores que se activarán cuando la velocidad del coche no sea muy alta y eviten así que se colapse el sistema. Los pontones son pequeños haciendo al coche muy aerodinámico ya que se prima reducir al máximo la resistencia. Lo mismo sucede con el alerón posterior. 

Motor

McLaren Electronic Systems suministra el motor eléctrico AC, llamada la "unidad generadora de motor" (MGU) en la jerga Fórmula E. El motor pesa 26 kg y es capaz de crear 268 caballos de fuerza, suficiente para pasar de cero a 100km/h en menos de tres segundos y alcanzar una velocidad máxima de 220 km/h aunque en carrera se limita a unos 178 cv. La potencia restante se reserva para que los tres pilotos “elegidos” tengan la posibilidad de tener un extra  de potencia y así facilitar los adelantamientos. Apretando un botón en el volante contarán con 90 cv extras por un periodo de 5 segundos a su disposición a través del Fan Boost. Pero ¿Eso qué es? Pues un sistema que usa las redes sociales (Facebook, Twitter, etc) para que los seguidores de los pilotos puedan votar a sus favoritos para obsequiarles con la posibilidad de disfrutar de una dosis de potencia extra. 

MGU junto a la unidad de control.

Esto solo se produce en carrera. Tanto en los libres como en la calificación no se impondrá límites algunos en la potencia. A pesar de lo que pueda esperarse de los motores eléctricos, el ruido de los mismos alcanzará los 80 decibelios, más que cualquier vehículo de gasolina. Es algo que ha tenido muy en cuenta la FIA que sabe que el ruido de los motores es la salsa de las carreras.

La electrónica de red y del motor comenzó su desarrollo hace cuatro años. El motor eléctrico acciona las ruedas traseras del coche de carreras a través de una caja de cambios secuencial de cinco velocidades. La entrega de par es casi instantánea, dando al sistema de propulsión de aceleración extremadamente rápida.
Según McLaren, el sistema eléctrico tiene la proporción más alta potencia-peso de cualquier motor de automoción en el mundo. Cuando el conductor levanta el pie del pedal, el motor eléctrico actúa como generador, proporcionando frenado del motor y la carga de la batería al mismo tiempo. El motor gira a velocidades de hasta 17,500rpm, que es similar a la de la Fórmula Uno V8 motores.
La electrónica de control y el motor eléctrico son evoluciones de las piezas creadas originalmente para el deportivo híbrido McLaren P1. En el P1, sin embargo, el motor eléctrico complementa el rendimiento y la eficiencia del motor de combustión interna turboalimentado. La unidad de control del motor que gestiona el sistema de propulsión es la misma unidad que controla todos los motores de IndyCar en los EE.UU., pero con un software diferente.

El desafío más grande con la electrónica de control y motor eléctrico ha sido la gestión del calor y las altas tensiones. Hacer las cosas más pequeñas significa poca masa térmica y así el diseño del disipador de calor y las necesidades de refrigeración son menores.
 
Caja de cambios.
La caja de cambios utilizada en estos coches es secuencial con cinco velocidades y proviene de la firma británica Hewland. Los motivos que defienden la introducción de un cambio secuencial en este esquema de propulsión tienen que ver con las características del propio propulsor eléctrico. Aunque bien es sabido que la disponibilidad de par motor desde bajas revoluciones es su mejor cualidad, gracias a ello el 0-100 Km/h cae en sólo 3 segundos, la oferta de potencia y eficiencia en altas revoluciones se ve comprometida obligando a emplear una transmisión para paliar estos defectos. Esta solución no se está aplicando en el mercado en estos momentos, sin embargo éste podría ser un gran paso para ver transmisiones en los eléctricos que están por llegar. La relación de cambios en fija para ahorrar costes.

Frenos y dirección.
Los frenos llevan dos sistemas hidráulicos independientes Estándar, operados por el mismo pedal. La única novedad es el material de los mismos, es de libre elección por las escuderías. La sección de cada pistón situados en las pinza debe ser circular  y el cuerpo de las pinzas debe estar hecha de aleación de aluminio.
El sistema de dirección no es asistida de cremallera y piñón (se permite la asistencia de potencia). El piloto cuenta con un volante con tablero, exhibición de maniobras, cambio de marchas y levas de embrague.

Neumáticos.
Uno de los aspectos más interesantes de la Formula E, y que al parecer ya está creando escuela en Formula 1 a través de Pirelli, es el uso de un único juego de neumáticos para cada gran premio, y de dibujo mixto para poder soportar condiciones de seco y lluvia sin necesidad de cambio de gomas. Además, buscando esa proximidad de la competición con el vehículo de calle, los monoplazas de Formula E emplean llantas de 18 pulgadas; una de las grandes exigencias de Michelin como único proveedor de neumáticos, además de patrocinador de la Formula E. Su denominación es Michelin Pilot Sport EV, tienen unas medidas 255/40 R18 para el tren delantero y 305/30 R18 para el tren trasero montadas en llantas fabricadas por OZ Racing en aleacion de magnesio. El verdadero desafío estará en encontrar un compuesto capaz de conciliar agarre, duración y eficiencia para extraer el máximo de estos monoplazas eléctricos a baterías en superficies complejas como son los circuitos urbanos con muy baja adherencia y gran presencia de elementos que dificultan la presencia de grip como suciedad, pintura, desperfectos…

Funcionamiento

El planteamiento de la Formula E en cada gran premio difiere bastante de lo que estamos acostumbrados al hablar de competición automovilística. En un único día, el sábado, tendrá lugar la celebración de los entrenamientos, la calificación y la carrera. La duración de cada carrera (ePrix) será cercana a los 60 minutos y requerirá que los 20 pilotos de los 10 equipos participantes realicen un cambio de monoplaza cuando la batería se agote.

Imagen de la primera carrera de la historia.

De acuerdo con las reglas, un piloto debe entrar en boxes para "repostar" pero no pueden montándose rápidamente en un coche con una batería completamente cargada. Los coches deben detenerse en los pits un mínimo de 30 segundos para asegurarse de que todo el equipo de seguridad está activado correctamente antes de volver a entrar en la carrera.
Aunque al principio pueda chocar el concepto, se trata de una idea que dará mucho juego a nivel de estrategias. Eficiencia y alto rendimiento tendrán que encontrar cierto equilibrio para poder llegar al final de cada carrera, algo así como lo introducido en Formula 1 con el uso de caudalímetros.
Pues nada amigos, hasta aquí el repaso a la Formula E. En la actualidad en esta competición lo que importa es la habilidad del piloto dejando a un lado las máquinas pero eso tiene fecha  de caducidad. Si llega a cuajar en el tiempo veremos como se producirá una importante evolución en el tiempo. La reducción tanto en el volumen y tamaño de las baterías será la piedra filosofal de esta categoría. A medida que se vaya produciendo, unido a otras posibles mejoras como puede ser la futura recarga de las baterías mediante métodos inalámbricos, el impulso será definitiva. La Formula E ya es una realidad, Lucas di Grassi tendrá siempre el honor de ser el primer ganador de esta disciplina aunque todavía queda mucho para decidir quién será su primer campeón, pero eso será otra historia.