Turbos de geometría variable: ¿Los veremos en la F1 del 2021?

Combatiendo el lag

Con el advenimiento de la nueva normativa para el 2021, la cual tiene como protagonista la eliminación del MGU-H, existe la posibilidad de que la normativa abra la  mano en los F1  a la tecnología de la “Geometría variable” en los turbos de los futuros F1, pero ¿En qué consiste?

Antes de empezar, todo motor para el que se proyecta el uso de turbocompresores se enfrenta al problema del infame lag, o retraso en la entrega de potencia del motor.

Este problema se resume a que a bajas RPM no hay suficiente gas de escape para proporcionar suficiente velocidad de giro a la turbina, lo que hace que se comporte como un motor atmosférico. Al acelerar y subir el régimen de giro, la mayor cantidad de gases de escape acaba llevando al turbo a su velocidad de giro óptima, causando una entrega de potencia de improviso. Esto fenómeno es causa de pérdidas de control en el coche, cosa que pasaba frecuentemente en los primeros F1 con Turbo. 

Durante la primera era del turbo en la Fórmula 1, los fabricantes ensayaron todo tipo de soluciones para reducir el lag, entre ellas el hacer turbos más pequeños con wastegates que mantenían la presión de salida del compresor en el límite establecido por la normativa, turbos con rodetes cerámicos para reducir la inercia rotacional y  pudieran acelerar más rápido con pocos gases de escape (como el caso del motor Honda RA168E, que equipó a los McLaren de 1988), entre otros. Si bien la VGT (como se le conoce popularmente a la tecnología de geometría variable) está prohibida por la normativa actual, su papel lo suple el motor eléctrico y generador dentro del paquete del MGU-H.

Honda RA168E, de 1988.

Aplicación en coches

Acabada la era turbo en la F1, Honda lanzó en 1989 un Legend para el mercado japonés con motor V6 de 2.0 litros turbo cargado. En su interior figuraba uno de los primeros sistemas de geometría variable instalados en coche alguno, controlado por una centralita de 8bits a través  de un servomotor y publicitado ampliamente como “wing turbo”, debido a unas aletillas en la periferia de la turbina que cambiaban su ángulo de incidencia y cambiar la sección transversal del flujo, obligando que los pocos gases de escape a bajas RPM incrementaran su velocidad de paso por la turbina y manteniendo su velocidad de giro en o cerca del punto óptimo (así como homogenizando la entrega de presión del compresor) y homogenizando la curva de torque del motor en todo el rango  de RPM. La regulación era tan precisa que se prescindió de la válvula de alivio o Wastegate.

Operación del sistema de geometría variable.

Existen varios tipos de geometría variable, pero los más populares son el de aletas y el de camisa deslizante.

El de aletas es derivado del sistema de regulación de las turbinas hidráulicas que encontramos en todas las centrales hidroeléctricas, cumpliendo inclusive la misma función que en un compresor que es la de mantener a una velocidad estable a la turbina debido a que los sistemas eléctricos están sincronizados a 50 o 60Hz dependiendo de cada país.

Turbo con sistema de aletas. aficionadosalamecanica.net

El sistema de camisa deslizante es empleado por principalmente por Cummins para sus motores diésel, por lo tanto tiene una difusión muy limitada.

Turbo con sistema de camisa o campana deslizante. aficionadosalamecanica.net

Ambos sistemas pueden ser operados de diversa forma. En el caso del Legend, se usó un servomotor para operar las aletillas, aunque también puede emplearse una cápsula manométrica, que opera según las diferencias de presión en la admisión o el escape del motor para abrir o cerrar las aletas (o desplazar la campana/camisa según el tipo de turbo) para regular la velocidad giro del rodete de la turbina y como consecuencia, del compresor.

Por su popularidad entre los fabricantes y una eventual inclusión de esta tecnología en la competición a partir de 2021, la más probable a aparecer en los monoplazas es el sistema de geometría variable con aletas, pero todo esto depende de la los acuerdos entre Liberty, los fabricantes y la FIA en el próximo par de años.