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| KERS mecánico |
Llega FIMA 2014 y seguro que los fabricantes intentarán
presentarnos novedades.
Pero de vez en cuando se necesitan novedades "de verdad", por eso me pregunto cuando tendremos un tractor con KERS, pero como el KERS este año se quedará obsoleto en la máxima competición, la F-1, y la moda está en los ERS pues me pregunto también ¿por qué no un tractor con ERS?
Pero de vez en cuando se necesitan novedades "de verdad", por eso me pregunto cuando tendremos un tractor con KERS, pero como el KERS este año se quedará obsoleto en la máxima competición, la F-1, y la moda está en los ERS pues me pregunto también ¿por qué no un tractor con ERS?
OBJETIVO: AHORRO DE
COMBUSTIBLE
En los últimos días he estado probando un tractor que por su
consumo se puede calificar de “mechero”. Estoy deseando que el fabricante me
autorice a hacer la publicación para poder mostrar los datos obtenidos.
Mientras tanto debemos ver como reducir la factura del combustible del tractor
en base a inventos “novedosos”.
¿QUÉ ES EL KERS?
Aunque la F-1 no es un deporte “verde” quisieron hacer un
“guiño” al medio ambiente y en la temporada 2009 metieron el tema del KERS con
el fin último de introducir la tecnología probada en los coches de calle.
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| Bici KERS |
KERS es acrónimo de Kinetic Energy Recovery System; o en
castellano es "Sistema de Recuperación de Energía Cinética". Lo que
esto significa es que la energía cinética del vehículo (en nuestro caso será el
tractor) cuando se necesite frenar no se disipe en calor en los frenos que pasa
al aceite de la transmisión y posteriormente al ambiente, si no que se acumule en forma de energía eléctrica
o mecánica y cuando el tractorista quiera la pueda usar.
Se trata de almacenar una energía y se puede hacer como energía eléctrica en
baterías (sería un freno regenerativo) y que es un sistema muy usado en trenes
eléctricos o incluso en coches eléctricos de calle o se puede almacenar de forma mecánica.
El sistema mecánico se trata de acumular la energía
en volantes de inercia (como los cochecitos de los niños que se “cargan”
girando hacia atrás las ruedas y luego salen “disparados”; en este caso el almacenaje se produce tanto en la tensión de un muelle como de un volante de inercia)
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| ERS de Magneti Marelli |
KERS ELÉCTRICO Y MECÁNICO
Veamos algo más el concepto de KERS eléctrico y mecánico e incluso uno más, y por cierto el mas habitual, el híbrido:
El eléctrico se basa en la reversibilidad de los motores eléctricos para crear electricidad o generar movimiento. Funciona de tal forma que al accionar el freno se conecta automáticamente. Se trata de un generador-motor y que puede funcionar como generador de electricidad o como motor. Cuando no se pisa el freno se desconecta y no consume potencia. Cuando se quiere usar la electricidad acumulada en la batería se pulsa el botón y ya tenemos una especie de empujón extra en nuestro tractor.
El eléctrico se basa en la reversibilidad de los motores eléctricos para crear electricidad o generar movimiento. Funciona de tal forma que al accionar el freno se conecta automáticamente. Se trata de un generador-motor y que puede funcionar como generador de electricidad o como motor. Cuando no se pisa el freno se desconecta y no consume potencia. Cuando se quiere usar la electricidad acumulada en la batería se pulsa el botón y ya tenemos una especie de empujón extra en nuestro tractor.
En F-1 todos los KERS son eléctricos pues es mucho más
sencillo distribuir baterías por el coche que no piezas “pesadas” que cambian
el centro de gravedad del monoplaza.
El Mecánico: Si queremos usar un KERS en un tractor el tema del peso y del centro de gravedad no es crítico como en un coche de competición. Por eso el KERS mecánico
es mucho más eficiente.
Se trata de colocar una serie de engranajes en el tren motriz (eje trasero, o caja de cambios) que se conectan a un "pequeño-mediano-gran" volante de inercia (el tamaño dependerá de lo que se busque) (recordad que un volante de inercia es un disco metálico con una masa considerable). Cuanto mayor sea la masa del disco y si además lo colocamos lejos del centro de giro pues mayor energía almacena.
El principio físico es conocido: un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento. Al frenar el tractor que está haciendo transporte con un buen remolque se gira el volante de inercia hasta conseguir muchas, muchas revoluciones (50.000 a 70.000 rpm) Cuando no se frena se
desconecta el engranaje y el volante se queda “cargado”. Si necesito potencia,
por ejemplo para subir un repecho, conecto el volante para que impulse al tren
motriz.
Se trata de colocar una serie de engranajes en el tren motriz (eje trasero, o caja de cambios) que se conectan a un "pequeño-mediano-gran" volante de inercia (el tamaño dependerá de lo que se busque) (recordad que un volante de inercia es un disco metálico con una masa considerable). Cuanto mayor sea la masa del disco y si además lo colocamos lejos del centro de giro pues mayor energía almacena.
El principio físico es conocido: un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento. Al frenar el tractor que está haciendo transporte con un buen remolque se gira el volante de inercia hasta conseguir muchas, muchas revoluciones (
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| Diseñando (Foto Renault Sport) |
Híbrido: En realidad aunque se habla de KERS mecánico lo habitual es
encontrar los KERS “híbridos” en el cual un generador eléctrico genera
electricidad/movimiento pero en vez de almacenarla en baterías utiliza un
volante de inercia. Es decir, la electricidad creada se consume haciendo girar
el volante y para recuperarla se recurre a la inercia del disco.
Ahora mismo ya lo lleva Volvo en coches de calle, pero es que también lo lleva el Audi R19 e-tron quattro o bien algunos autobuses de Londres.
Hay otro sistema diseñado por 3 empresas muy conocidas en el
mundo de transmisiones: Torotrak, Xtrak y Flybrid Systems. Se trata de un
volante de inercia acoplado a una caja CVT (transmisión infinitamente variable
y que están de “moda” entre los fabricantes de tractores).
En función de la relación
de transmisión que escoja la centralita que gestiona motor-transmisión, el
volante de inercia (realizado en acero y fibra de carbono) se acelera para
acumular energía cuando el monoplaza esté frenando o se frena cuando se esté
liberando a petición del piloto.
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| Fabricando (Foto Renault Sport) |
¡EL KERS HA MUERTO VIVA EL
ERS!
¡A KERS muerto ERS puesto!
El KERS por supuesto no ha muerto, pero el ERS es una forma de exprimir aún más el concepto de reutilización de la energía consumida. En la presente temporada de F1 se ha llegado a que los coches dispongan de hasta 163 CV (120 kW) de potencia extra durante 33,3 segundo por cada vuelta…. ¡una barbaridad! Y eso que sólo se les permitirá100 kg
de combustible por carrera que es ¡un 35 % menos de combustible que en el 2013!.
Esta burrada de potencia no puede obtenerse de un kers convencional así que el
ERS combina el sistema convencional (motor-generador eléctrico y que ahora se
denominará ERS-K; lo mismo pero se cambia la K del principio al fin) más un
sistema que consigue la energía de la velocidad de los gases de escape y que se
llamará ERS-H) (conviene recordar que en el 2014 los F1 llevarán turbo…. ¡igual
que nuestros tractores!
El KERS por supuesto no ha muerto, pero el ERS es una forma de exprimir aún más el concepto de reutilización de la energía consumida. En la presente temporada de F1 se ha llegado a que los coches dispongan de hasta 163 CV (120 kW) de potencia extra durante 33,3 segundo por cada vuelta…. ¡una barbaridad! Y eso que sólo se les permitirá
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| Montando |
ERS-H O MGU-H
La tecnología es tan nueva que todavía se le llama ERS o MGU y luego como prefijo se coloca el H o el K
ERS-H o bien MGU-H es el acrónimo de Motor Generator Unit-Heat o bien un turbocompresor híbrido
ERS-H o bien MGU-H es el acrónimo de Motor Generator Unit-Heat o bien un turbocompresor híbrido
Como hemos visto en las entradas dedicadas al turbo en este mismo blog el turbocompresor vieja novedad y ¿eficiencia o marketing?;
donde se describían algunos problemas de los turbos en motores de calle como
eran el retraso en la respuesta del turbo (turbo
lag) y la progresividad. Para reducir estos dos inconvenientes es por lo que se
buscar el ERS-H (los tractores lo hacen con el control electrónico de la válvula
de descarga y el turbo de geometría variable), pero el ERS-H o MGU-H adosa un
motor eléctrico al turbo para acelerarlo y frenarlo a la demanda y así
dosificar la presión de soplado. Si el tractor está a bajas revoluciones se
puede activar el ERS-H para aumentar la presión del turbo. De esta forma se
reinventan los “mapa motor” y el tractor puede tener una respuesta en bajos
impresionante.
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| Layout |
El MGU-H se coloca delante del compresor y en realidad es un
motor eléctrico conectado al eje de la turbina.
La energía eléctrica creada por las 2 unidades (la H y la K) se
almacena en baterías y condensadores o en un volante de inercia o simplemente
se pasa de la K a la H…. ¡bestial!:
El tractor frena y la energía producida se la pasa a la unidad H
y así cuando termina la frenada inmediatamente dispongo de un extra de potencia
para conseguir mejor tracción en aceleración… vamos que se quiten los coches
que les gano con una bañera de 20.000 kg enganchada.
Biblio: |
| Kers de Volvo |
- Web consultadas: http://nosoloingenieria.com/; www.motorpasionfuturo.com/; www.autofacil.es/
- Wikipedia
- Algunas fotos se han tomado de www.flickr.com/photos/billyboes/
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| La sobrepotencia: ERS H y ERS K |
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| Volante de inercia de ZF |
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| Ver Video: Torotrak; Ricardo; Allison y Optare |
