La penalización por consumo o potencia excedida explicada

penalización por consumo

Tras la pasada carrera en Buenos Aires descubrimos que otro grupo de pilotos recibió una penalización por consumo excesivo al término de la misma, debidas al uso excesivo de energía o potencia que estos habían cometido a lo largo de la carrera.

Ver que un piloto pierde posiciones por tales razones se está volviendo bastante común tras estas cuatro primeras carreras de esta nueva competición, como ya os adelantamos en nuestro repaso al año 2014, pero ¿Qué es realmente una penalización por consumo excesivo de energía o potencia en carrera?

1kWh de energía es el resultado del uso continuado de 1kW a lo largo de una hora.

Tendremos que ponernos técnicos aquí, y estoy seguro de que a muchos les encantará eso, pero hagámoslo sencillo también. Los Spark-Renault SRT_01E van cargados con 28kWh de energía en sus baterías (de hecho, tienen un poco más que eso, pero se les limita al uso a esa cantidad) y por otro lado, tienen una limitación de 150kW de potencia para la carrera (o 200kW para la sesión de clasificación, y 180kW si consiguen el fanboost para la carrera)

Algunos os preguntaréis cómo puede ser que la energía de 28kWh sea inferior a la potencia de 150kW. La razón es muy sencilla, potencia y energía son conceptos diferentes que nos pueden llevar al error si no los entendemos apropiadamente. La energía es el combustible reservado para nuestro uso, medida en kilovatios-hora (kWh); la potencia, sin embargo, es la cantidad de energía consumida o producida por unidad de tiempo, y es medida en kilovatios (kW).

Sistema de conexiones de la batería Williams Fórmula E

Conexiones de la batería Williams

Un ejemplo con medidas mucho más reconocibles lo hará mucho más sencillo de entender: los kWh es la cantidad de combustible que el fórmula e puede almacenar, como por ejemplo los 100 kgs de un Fórmula 1; y los kW no son más que la potencia máxima que el motor puede dar, permitiendo un mayor o menor paso de combustible, sin sobrepasar, por supuesto, esos 28kWh (o 100 Kgs en Fórmula 1) de energía de la que disponen.

A muchos os parecerá que esos 150kW de potencia podrían acarrear un mayor consumo que los 28kWh de energía disponibles, pero las matemáticas nos ayudarán a aclarar esto.

1kWh de energía es el resultado del uso continuado de 1kW a lo largo de una hora.

P(kW) / t(hr) = E(kWh)

Por tanto, en nuestro caso, esos 28kWh de energía serían 28kW de potencia continua durante una hora:

28kW / 1hr = 28kW

Y si hiciéramos la cuenta inversa, partiendo de esos 150kW de potencia que el mapa motor de los Spark-Renault SRT_01E tienen como base, obtendríamos un resultado de 150kWh:

P(kW) * t(hr) = E(kWh)

150kW * 1hr = 150kWh

Ajustando, por tanto, los valores que tenemos de los fórmula e podemos descubrir que con una energía de 28kWh, los Spark-Reanult SRT_01E tan sólo podrían disponer de unos 11 minutos de plena potencia antes de agotar toda su energía:

150kw * 0,186hr (11,16min ó 669,6s) = 27.9kWh

Pero ¿Cómo puede ser así? Si los datos técnicos de los monoplazas aseguran que su capacidad energética se limita a 28kWh ¿Cómo pueden tener una potencia de 150kW? Pues es tan sencillo como el hecho de que nuestros pilotos no están con el pié a tabla (o lo que es lo mismo, sin soltar el acelerador) durante 60 minutos seguidos.

Debemos recordar varios factores aquí. Primeramente, los coches son sustituidos en el ecuador de la carrera, transcurridos unos 30 minutos aproximadamente, con lo cual esos 28kWh no serían consumidos en 60 minutos. Segundo, los circuitos no son largas rectas en las que el freno resulta inexistente; están repletos de curvas y chicanes que tan sólo permiten a los motores McLaren exprimir todo su potencial durante los escasos segundos que sus rectas permitan; y tercero, en las frenadas, aunque no sea una gran cantidad de energía, existe una recuperación que vuelve a sus baterías. Es por tanto que el hecho de llegar al ecuador de la carrera, o al final de ésta tras el cambio de monoplaza, es relativamente sencillo porque aunque problemas con el consumo siguen existiendo, se ha conseguido un buen balance entre la potencia de los fórmula e y el peso de sus baterias.

Cable conector de la bateria Williams

Cable conector de la bateria Williams

La penalización por consumo

Volviendo al asunto inicial de este artículo, penalización por consumo o potencia excedida, y relacionándolo finalmente con lo anteriormente comentado, el hecho de que los equipos y pilotos estén teniendo tantas sanciones por un uso excesivo de energía se debe al simple hecho de que son los mismos equipos quienes programan sus mapas de motor para cada monoplaza, y estos los programan para tener un uso ligeramente superior al límite. Así de sencillo. Pero ¿Por qué harían tal cosa?

existeN perdidas De ENERGÍA EN LAS CONEXIONES ENTRE BATERÍA Y MOTOR

Los ingenieros conocen perfectamente cómo funciona el interior de los Spark-Renault SRT_01E, y entre todos sus entresijos, saben bien que existe una carencia de energía que recae en las perdidas ocasionadas entre la solicitud del mapa motor programado y el envío de esta desde la batería Williams hasta el motor McLaren. Por tanto, tras la solicitud de 150kW que un equipo programe en su mapa motor, por ejemplo, el resultado final entregado al motor podría ser de 145kW ó 140kW, lo cual se puede traducir fácilmente en unos segundos de desventaja frente al resto.

Esto es un hecho, es algo que sucede y los equipos son conscientes de ello, pero no es algo que se pueda saber con anterioridad, y es por ello que los equipos se arriesgan a una penalización por consumo/potencia excedida confiando en que las pérdidas del sistema rebajarán la potencia final a los límites establecidos por la FIA cuando ellos mapean el monoplaza con una solicitud de, digamos, 155kW de potencia.

Si en algún momento a lo largo de la carrera el envío de energía desde la batería al motor resulta óptimo y mucho más preciso, con tan sólo superar en 1kW de potencia los límites de la FIA, los comisarios lo detectarían y automáticamente obtendría la tan temida amonestación por exceso de potencia. Algo que parece irrisorio, pero que en rendimiento frente al resto de pilotos resulta notable.

De la misma manera podría ocurrir por un mayor consumo de energía, como ya ocurrió por ejemplo a Daniel Abt tras el Beijing ePrix. El piloto alemán del equipo Audi Sport Abt tuvo un consumo de 28,2kWh, sobrepasando el límite en 0,2kWh y por tanto recibiendo una penalización por consumo con un time penalty de 57 segundos (también aplicado a Jaime Alguersuari por la misma razón)

No quiero alargar esta ya extensa explicación sobre el tema, pero espero que con esto entendáis mejor por qué ocurre y qué ocurre cuando los pilotos y equipos reciben una penalización por consumo excesivo de energía o potencia de sus fórmula e.

Si tenéis alguna duda al respecto, o queréis incluir algo más, como siempre, podéis hacerlo en los comentarios de aquí abajo o encontrarnos en Twitter.

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