KERS ¿Como funciona?

A los aficionados y seguidores de la Formula 1 nos salen cada año nuevas normativas y sistemas que debemos aprender para ver una carrera con criterio, pero en la temporada 2009 nos ha aparecido una palabra: KERS. Cualquier aficionado al gran circo deberá saber que es y como funciona este aparato, y eso es lo que vamos a intentar explicar.
KERS es el acrónimo ingles de Kinetic Energy Recovery System, lo que en castellano significa “sistema de recuperación de energía cinética”, y su existencia se basa en la famosa frase: “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”.
Así pues, basándose en este principio, la misión del KERS no es otra que recuperar la energía “creada en forma de calor por el sistema de frenado” al ejercer su trabajo y almacenarla para poder ser usada en forma de energía mecánica por el piloto cuando a este le convenga, inyectando así una sobre-energía durante unos segundos. Dicen los expertos que sistemas similares se podrán ver en los vehículos de serie en 5 o 10 años, aunque con un planteamiento muy distinto, pues el KERS de los coches de calle se aprovecharía para inyectar energía y disminuir el consumo gracias al empuje que el sistema aporta, mientras que el de la formula 1 inyecta energía extra para correr más.
Que nadie se engañe, el KERS no hace, hoy por hoy, a la Formula1 más verde.
En principio este sistema se pensó para poder abaratar costes a las escuderías congelando el desarrollo de los motores por 5 años y, con la inyección de fuerza que aporta el KERS, favorecer los adelantamientos, pero lo cierto es que se trata de una forma desconocida aún por desarrollar, y los equipos están gastando grandes cantidades de dinero en su desarrollo, pues el que no lo tenga estará en clara desventaja con respecto del que sí.
El KERS lo han desarrollado entre tres empresas bajo la normativa FIA y UE, Xtrac, Torotrack y Flybrid System.
El sistema funciona, y lo advierto, desde aquí empieza el ladrillo técnico, recogiendo esa energía que el freno disipa en forma de calor y acumulándola en una especie de volante de inercia. La idea es que esa energía acumulada ayude en forma de potencia extra (unos 80 Cv) durante un límite de 6’67 segundos en el momento de la aceleración.
Empecemos por explicar lo que es un volante de inercia. Esta es una especie de rueda que al recibir giro, y debido a su gran masa, se mantiene en movimiento constante gracias a la inercia que su propio peso provoca, siendo aquí la perdida de energía el propio roce del volante sobre su eje, sin el cual, y en el vacío, se mantendría a velocidad constante.
Bien, el KERS toma esta energía y la aplica a este volante mediante un sistema de variación continua cuando, unas poleas giran cambiando su relación “corona-piñón”, como en una bici, plato pequeño a piñón grande para irse invirtiendo y terminar al revés. El volante recibe este giro y se va acelerando hasta las 60.000 rpm conservando el momento de energía en su giro hasta su uso posterior, no solo en las frenadas, también en la aceleración. Cuando se le solicita esa energía, el volante transmite su rotación al eje a través del mismo sistema.
El KERS existe también en otro modo, el eléctrico, que curiosamente, hace tiempo ya que se usa en los vehículos eléctricos o híbridos que salen al mercado, pero en forma de “freno regenerativo”. Este sistema aprovecha la energía cinética de las frenadas para transformarla en energía eléctrica que se acumula en unas baterías para poderla usar más tarde, y esto se consigue transformando el motor eléctrico que impulsa al coche en un generador cuando no produce movimiento, creando así un sistema que se retroalimenta. Deseo que haya quedado más o menos claro.
Existen otros tipos de KERS, neumático e hidráulico, pero no se prevé que lo vaya a usar nadie, parece ser que el KERS más utilizado va a ser el semi-mecánico, pues es el mas eficiente y compacto, aunque el eléctrico tiene la ventaja de poder colocar la batería o el volante donde se quiera, con la ventaja en reparto de pesos que ello supone en el diseño de un Formula 1, mientras el mecánico ha de estar por fuerza en el eje.
Su desarrollo va a ser de vital importancia, pues por ahora solo proporcionará 80 Cv, pero se pretende que en un futuro sean 270 cuando entre la posible limitación a 400 Cv de motor en los años venideros.
Quizá por las explicaciones recibidas, (o dadas aquí, por lo cual me disculpo), se haya entendido que el calor de los frenos es la energía que se recupera. Bien, eso no es así.
Partamos de la base. Cuando un objeto cualquiera está en movimiento y necesita perder velocidad solo hay un modo: interponer una resistencia al avance mas o menos intensa, según la capacidad de frenada que se pretenda.
Pero, tal como dice la ley de Newton, en el momento de una pérdida de velocidad, el objeto tiende a seguir por inercia su movimiento, provocando esto un desplazamiento hacia adelante de las masas con respecto de este objeto. En un frenazo brusco se tiene el mejor ejemplo, cuando todo lo que está suelto vuela hacia delante hasta que algo lo detiene y se retransmite esa energía de nuevo al coche.
Esa es la energía que el KERS recoge, pues de otro modo, esa energía hubiera sido transferida al chasis y disipada en forma de calor en los discos de freno, por eso, aunque está bien decir que el KERS transforma el calor de los frenos en energía reutilizable, el proceso no sea exactamente este.
El gran inconveniente del KERS no es otro que su peso, pues el sistema mecánico no baja de 20 Kg, y al eléctrico se le presuponen unos 25. Lo de que el KERS proporcione esos 80 Cv extra en aceleración está muy bien, pero si por el lastre del mismo sistema se pierde un segundo por vuelta, ya no le veo la gracia, pues al final todo queda compensado.
Una consecuencia de la que se habla poco al nombrar el KERS es un efecto secundario llamado efecto giroscópico, que no es otra cosa que el efecto que genera una masa giratoria sobre su eje, que tiende a ser alineado. Para resumir, y pretendo terminar, hace el coche más estable en las curvas pero aumenta el esfuerzo de la dirección para entrar o gestionar dichas curvas.
En fin, espero que el artículo le sea de utilidad a quien lo lea, pues mi intención ha sido ser lo más explicito, y a la vez plano en el proceso de descripción.