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eMotores y Neumáticos – Los mejores desarrollos en la actual temporada de Fórmula E

La Fórmula E tiene como objetivo la mejora de las carreras de los vehículos eléctricos. Para hacer esto, las normas y de la categoría se fijan cuidadosamente para permitir que los fabricantes se centren en el tren de potencia eléctrico y no en la aerodinámica, chasis o la tecnología de baterías. Con los neumáticos pasa algo similar y el objetivo que se persigue con el caucho es lograr un beneficio ambiental con la menor emanación de CO2.

 - Circuito de Punta del Este

La temporada pasada los fabricantes produjeron su primera generación del sistema de propulsión eléctrico de carreras. Ahora llega el segundo ciclo de desarrollo de motores, los ocho fabricantes han producido todos los nuevos sistemas de propulsión para la temporada que se inició con el ePrix de Hong Kong. Cada uno de estos sistemas de propulsión es único y diferente. A continuación se explica su evolución:

Primera temporada:

El campeonato comienza con un sistema de propulsión igual para todos los equipos, se basa en un solo eMotor suministrado por McLaren Applied Technologies y montado longitudinalmente dentro de una campana de aluminio fundido. La transferencia de la energía eléctrica entre la batería y eMotor es un inversor, también lo suministraron McLaren Applied Technologies y esto está montado encima de la batería detrás de aro de rodillo del chasis. Esta colocación se debió a la falta de espacio dentro de la carcasa alrededor del eMotor, pero igualmente en esta posición el inversor era accesible y fácil de enfriar. Unido a la carcasa del eMotor había una caja de cambios de cinco velocidades con engranajes seleccionados a través de un sistema de cambio de paleta neumática.

La alimentación de este tren de potencia fue la batería suministrada por Williams Advanced Engineering. Esta unidad era efectivamente una caja negra sellada para los equipos y ellos no podían tener acceso ni hacían el mantenimiento.

Segunda temporada:

En esta temporada se abrieron las regulaciones para que cada equipo pudiera diseñar y construir sus propios sistemas de propulsión. La batería de tracción se mantuvo con una especificación fija y los equipos sólo son capaces de desarrollar las partes del sistema de propulsión como el eMotor, la caja de cambios, diferenciales y las cubiertas.

Con la especificación del sistema de propulsión inicial construida a un precio y dentro de los ajustados tiempos, sigue habiendo una mayor eficiencia que se derivan del desarrollo de cada elemento de la puesta en marcha. Algunos equipos optaron por mantener el hardware de la primera temporada o apelaron a los socios fabricantes para desarrollar el hardware.

Tercera temporada:

La libertad para desarrollar el tren de potencia se mantiene para la tercera temporada, hay pocas nuevas regulaciones que afectan el diseño del sistema de propulsión, pero ha permitido que el tiempo de desarrollo adicional de todos los fabricantes para desarrollar un sistema de propulsión no guarden relación con el paquete de la primera temporada, aunque varios de los nuevos sistemas de propulsión son parientes de su diseño básico.
Es refrescante que cada fabricante ha optado por seguir su propio camino de desarrollo, no hay dos sistemas de propulsión iguales y esto muestra las diversas posibilidades técnicas de las carreras eléctricas. Así que ahora tenemos ocho sistemas de propulsión diferentes, con dos equipos que optan por tener un suministro de cliente.
Los objetivos para cada fabricación es hacer que el sistema de propulsión sea más eficiente, de esta manera la electricidad que suministra la batería se maximiza en hacer que el coche sea más rápido. Es objetivo de los fabricantes reducir las pérdidas, la fricción y el peso, todo esto para ayudar al rendimiento del coche en la pista. Esto es lo que ha preparado cada equipo:

Renault e.Dams

Segunda temporada: (1 eMotor Transversal - 2 marchas): diseñado por Renault Sport en París, la puesta en marcha colocó el eMotor transversalmente detrás de la batería y contaba con una caja de cambios de dos velocidades para el diferencial.

Tercera temporada: (1 eMotor Transversal – cambio automático): El trabajo por Renault Sport durante el invierno fue en gran parte para refinar su plataforma. El tren de potencia ahora funciona sin caja de cambios, el motor acciona directamente a través de un engranaje reductor. Esto reduce el peso, el centro de gravedad y simplifica el trabajo del piloto. Renault necesita sumar lastre para alcanzar el límite de peso mínimo.

Techeetah: Adquirió la licencia de Aguri, que en la segunda temporada había usado la cadena cinemática de la segunda temporada. Techeetah han optado por alquilar su tren de potencia a Renault.

ABT Schaeffler Audi Sport:

Segunda temporada: (un eMotor Longitudinal - tres marchas): La inversión de Abt en un sistema de propulsión a medida para la segunda temporada dio sus frutos con un paquete que corrió consistentemente en la mayoría de las pistas. El eMotor lo fabricó el socio Schaeffler.

Tercera temporada: (un eMotor Longitudinal - tres marchas): A diferencia de muchos de sus rivales, el trabajo del invierno no ha sido una revisión general del paquete de la segunda temporada, Audi Abt todavía conserva el mismo diseño.

DS Virgin Racing:

Segunda temporada: (2 crepe Motores – caja automática): DS Virgen hizo un paso audaz para una ventaja del sistema de propulsión muy diferente a la tecnología eMotor. Utilizaron un flujo axial eMotors (mejor conocidos como motores de crepe) debido a su forma plana, con dos unidades montadas transversalmente en una unidad final común de configuración. Estos eMotors producen más y funcionan con RPM más bajo que el eMotors convencional, por lo que se pueden ejecutar sin la necesidad de una caja de cambios de velocidades múltiples. Por sus dimensiones fue montado sobre la parte superior de la batería. Este motor gemelo funcionó bien, pero el peso añadido obstaculizó el manejo.

Tercera temporada: (1 eMotor Transversal - 2 marchas): El equipo decidió cambiar los eMotors gemelos por un solo eMotor convencional. Este está montado transversalmente y posee una caja de cambios de dos velocidades. Este cambio se ve visualmente cuando el coche está transitando por la calle de boxes. Aunque un engranaje de dos velocidades ha añadido peso, un único eMotor y la carcasa exterior de fibra de carbono han reducido en gran medida el peso total del paquete. También para ayudar al peso y al embalaje, el inversor ahora se encuentra dentro de la carcasa de carbono para mantener el bajo peso.

Mahindra Racing Formula E

Segunda temporada: (1 eMotor longitudinal - 3 marchas): Teniendo en cuenta las escalas de tiempo corto para preparar un nuevo tren de potencia, Mahindra ha optado por mantener los fundamentos de la primera temporada y emplear el sistema de McLaren Applied Technologies para optimizar aún más el paquete de menor peso y mejor eficiencia. En un principio se produjo una versión de cuatro velocidades pero luego se optó por la especificación original.

Tercera temporada: (1 eMotor Transversal - 2 marchas): Con el deseo de progresar y con un plazo más largo, Mahindra ha optado por un sistema de propulsión de segunda generación completa, ha tomado las enseñanzas de la primera temporada de Renault. La asociación con Magnetti Marelli permitió a Mahindra ejecutar un motor de seis fases, visualmente esto parece como cualquier eMotor, pero el conjunto interno reduce las pérdidas eléctricas del recorrido de los cables.

Faraday Future Dragon Racing: Es otro de los equipos que usa un sistema cliente por parte de Venturi en la segunda temporada. Dragón trabajó en estrecha colaboración con Mahindra para desarrollar el sistema de propulsión en la tercera temporada, con asistencia de Magnetti Marelli eMotors.

Venturi Formula E Team:

Segunda temporada: (1 eMotor longitudinal - 3 marchas): Al igual que con Mahindra, Venturi desarrolló una nueva versión del sistema de propulsión, con la marca desarrollada por McLaren Applied Technologies y Hewland.

Tercera temporada:(1 eMotor longitudinal - 2 marchas): Para la tercera temporada aparece el mismo tren motriz. Venturi dirige una eMotor longitudinal desarrollado por McLaren, junto con el nuevo inversor con nueva tecnología de materiales para su funcionamiento interno como es la silicona de carburo que mejoraron las fases eléctricas. Se ubica por encima de la batería pero cuenta con una caja de cambios de dos velocidades.

MS Amlin Andretti Formula E Team:

Segunda temporada: Un sistema de propulsión completo fue desarrollado por Andretti con sus asociados técnicos, pero los problemas en las pruebas de invierno impidió completar el proceso. Andretti no tuvo más remedio que volver a la propulsión de la primera temporada, en vez de arriesgarse a padecer confiabilidad.

Tercera temporada: (1 eMotor - 2 marchas): Con el paso de una temporada y un cambio de socios técnicos, Andretti ha completado el desarrollo de su propio sistema de propulsión. Esto lleva a la tecnología de Magnetti Marelli para el eMotor y el inversores, estos se montan al estilo de la primera temporada con el eMotor en línea con el coche y el inversor encima de la batería. Del mismo modo, posee una caja de cambios con tres velocidades.

Panasonic Jaguar Racing:

Tercera temporada: (1 eMotor longitudinal - 2 marchas): Ya que es su primera temporada en la Fórmula E, Jaguar no tiene ninguna experiencia con el sistema de propulsión. El anuncio para unirse al Campeonato, en diciembre de 2015, dejó poco tiempo para reinventar la rueda y aún así cumplir con los plazos de las pruebas de choque, las pruebas en pista y las inspecciones de la FIA. Con la ayuda de sus socios Williams Advanced Engineering, Jaguar ha producido su propio sistema motriz. Continúa con las disposiciones de la primera temporada con un engranaje de dos velocidades, todos contenidos dentro de una sola carcasa de aluminio. En este diseño, como en la primera temporada, no hay espacio para montar el inversor, por lo que su coloca por encima de la batería.

NextEV NIO Formula E Team:

Segunda temporada: (2 crepe eMotor longitudinal – caja automática): Con el socio Omnigear, NextEV desarrolla un sistema de propulsión único. Esto también adoptó los eMotor mellizos que fueron montados en la parte posterior de la batería, en línea con el coche y el eje y sin caja de cambios de velocidades múltiples. Todo esto fue empaquetado dentro de un tubo de acero tridimensional que requieren Inversores individuales y su tamaño obligó a que su instalación esté por encima de la batería.

Esta puesta a punto no fue un éxito, el coche estaba cargado de los eMotor gemelos que fueron más pesado por el acero necesario para evitar la flexión. Esta especificación se congeló desde el inicio de la temporada y dejó al equipo sin chances de pelear en la punta.

Tercera temporada: (2 crepe eMotor transversal – caja automática): No es de sorprender que las lecciones fueron aprendidas y el equipo ahora tiene todo el nuevo sistema de propulsión, aunque no tan diferentes en diseño, pero ahora mejorado en ejecución. Omnigear tomó en el desarrollo de los eMotor, todavía se basa en el concepto de crepes, y el diseño del inversor. Estos eMotor gemelos están montados transversalmente y sin una caja de cambios de velocidades múltiples. Además del ahorro de peso, el aumento de la rigidez se logró con una nueva carcasa de fibra de carbono que encierra los eMotor y el diferencial que siguen montados encima de la batería.

Una de las preguntas más frecuentes sobre el Campeonato de Fórmula E de la FIA es por qué la serie no compite con neumáticos tradicionales. Si bien es cierto que la serie buscó reducir los tiempos de vuelta por un segundo o dos, simplemente atornillar un conjunto de neumáticos pegajosos sería perder el punto de La filosofía detrás del diseño del neumático.

Estas son las razones de diseño del neumático Michelin Pilot Sport EV:

Los coches eléctricos exigen una mayor eficiencia, ya sea en términos de minimizar la resistencia al viento en el diseño del coche, o reducir la resistencia a la rotura de los neumáticos. Un neumático de bajo perfil de 18 pulgadas es un neumático más eficiente que los diseños estándar de 13 pulgadas utilizados en F1 y otros monoplazas. Los neumáticos de Fórmula E están diseñados para tener la tecnología transferible a los neumáticos de la carretera. Debido a su diseño con surcos, los pilotos no se detienen a cambian los neumáticos cuando llueve.

Cargar cientos de neumáticos para pista mojada es un enorme desperdicio de emisiones de CO2. El ADN de la Fórmula E busca las soluciones más sostenibles para cada problema que nos encontramos. Durante las dos primeras temporadas, los neumáticos Michelin de Fórmula E funcionaron impecablemente. No hubo un solo fallo, la única vez que se requirió un cambio de gomas debido a una llanta rota y a una situación de humedad en el piso, la retroalimentación de los pilotos fue muy positiva.

Pero nada se detiene en el deporte a motor, los técnicos de Michelin estaban buscando mejoras en los neumáticos. Utilizando los datos de dos temporadas de carreras, Michelin Motorsport desarrolló el EV2 para la temporada 2016/17. Los resultados son una impresionante reducción del 16 por ciento en la resistencia a las rodaduras. En términos simples, esto equivale a un ahorro de energía que permitiría a cada piloto dar una vuelta más mientras se utiliza la misma cantidad de energía (independientemente de cualquiera de los otros desarrollos que se han hecho a los coches).

Además de ser más eficientes, los neumáticos también son más ligeros ya que ahorraron 1.1kg por neumático en los delanteros y 1.4kg por neumático en los traseros. Esto da una reducción del peso en 5kg por coche o lo que equivaldría a un 11 por ciento de reducción en el peso total. Multiplique esto a través de los 40 coches que forman parte en cada carrera y por toda la temporada, es reducir el peso de los neumáticos en 2.500kg. Esto hace que se produzca una enorme reducción de las emisiones de C02. Debido a que los neumáticos son más ligeros, se reduce el uso de las materias primas, por lo que también hay un beneficio ambiental.