F1: Renault desvenda o funcionamento e os segredos do “kers”

A abreviatura KERS significa “Kinetic Energy Recovery System”, ou Sistema de Regeneração de Energia Cinética. Para as equipes da Fórmula 1, trata-se de um dos maiores desafios técnicos desta temporada e também, uma grande incógnita. A equipe ING Renault F1 Team explica a seguir como é o funcionamento e os segredos desta nova tecnologia.

A função do KERS é o de armazenar numa bateria ou em um volante do motor – um dos componentes responsáveis por ligar o motor ao câmbio – a energia produzida pela frenagem, para que a mesma possa ser reutilizada no momento da aceleração do carro. O uso do KERS em 2009 é optativo, mas será obrigatório a partir do próximo ano. O regulamento técnico desta temporada estabelece ainda que o KERS não deverá produzir potência superior a 60 kW, ou algo equivalente a 80 cv, quando o piloto acionar o sistema por meio de um botão no volante de direção.

O KERS representa um grande passo à frente em termos de recuperação de energia. Sua inovação reside no fato de desenvolver motores elétricos capazes de oferecer potência extra, com um sistema de dimensões e peso mínimos, E, talvez no futuro, venha a ser mais uma contribuição da F1 à engenharia automobilística mundial.

Quando o KERS era concebido, os engenheiros tinham duas opções: a primeira consistia no uso de um volante de motor produzido em fibra de carbono e inserido num ambiente selado a vácuo.

 

O volante seria ligado ao diferencial por um sistema de transmissão do tipo CVT (Continuous Variable Transmission, ou Transmissão Continuamente Variável). Como características, este sistema armazena energia mecânica, oferece uma grande capacidade de armazenamento e possui a vantagem de ser independente da caixa de câmbio. Porém, para ser utilizado com precisão, ele exige grandes atuadores e muito espaço.

A segunda opção do KERS era a de instalar um motor elétrico, que trabalhasse com o carregamento de baterias por meio da energia gerada quando da frenagem do bólido, liberando a energia na aceleração. Assim como outras equipes, a ING Renault F1 Team direcionou os seus esforço para esta opção. 

O sistema KERS desenvolvido pela escuderia ING Renault F1 Team consiste de três elementos básicos: um motor elétrico chamado de MGU (Motor Generator Unit, ou Unidade Geradora Motor) e situado entre o tanque de combustível e o propulsor do carro, e depois ligado diretamente ao virabrequim do motor RS27 para a disponibilização da potência extra. O segundo elemento vital são baterias de íon-lítio de última geração, chamadas de HVB (High Voltage Batery Pack, ou algo como Unidade de Baterias de Alta Voltagem), capazes de armazenar e disponibilizar energia rapidamente. O último item é a caixa de gerenciamento KCU (KERS Control Unit, ou Unidade de Controle do KERS). Conectada ao calculador eletrônico padrão do carro, ela administra o comportamento do MGU quando este carrega ou libera energia. 

O prazo de execução do projeto do KERS foi bastante curto para todas as equipes. Os escuderias tiveram apenas 18 meses para chegar a um bom resultado, e assim a quantidade de estudos preliminares foi muito limitada. Algumas equipes tiveram dificuldades e podem também ter optado por soluções mais difíceis de executar. Além disso, existiam problemas de segurança para pilotos e mecânicos a serem considerados – pré-requisitos que exigiram muito treinamento do pessoal envolvido. Como resultado, todas as equipes foram obrigadas a construir aparelhos especiais de teste e desenvolver programas de treinamento extras.

“O KERS foi um dos projetos mais difíceis que já implementamos e ainda estamos longe da zona de conforto com ele”, diz Bob Bell, Diretor Técnico da equipe ING Renault F1 Team. “Há muito trabalho ainda a ser feito para torná-lo resistente, compatível com o ambiente inóspito das corridas, e também seguro. E há ainda o esforço feito nos bastidores, não apenas no projeto e na confecção das peças, mas também para instalá-las no carro, para implementar todos os sistemas de segurança e todos os procedimentos para as pessoas que irão operá-lo e utilizá-lo”.

Dentro da ING Renault F1 Team, apesar do projeto do KERS ser de âmbito do departamento de chassi, houve um grande envolvimento e trabalho de equipe com os profissionais responsáveis pelo setor de motores. Rob White, Diretor Técnico de Motores da equipe Renault F1 Team, explica que “como a introdução do novo equipamento só ficou confirmada no final de 2007, tivemos que aprender muito rapidamente todo o funcionamento do KERS e isso não nos permitiu termos ciência de todo os efeitos que esse sistema terá no carro”.

Operacionalmente, a implantação do KERS oferece outros desafios. “Há a logística para transportar as baterias para as várias partes do mundo onde a F1 compete, instalações especiais em nossa fábrica que visam conter incêndios nas baterias caso eles venham a ocorrer, modificações nos dinamômetros para que possam receber o sistema KERS visando testes, e muitos novos programas de computador dentro e fora do carro. Praticamente em todos os dias aparece uma nova necessidade relacionada ao KERS que nós não havíamos previsto. Eu acho que quando todos nós da F1 vimos o regulamento pela primeira vez, aquilo era apenas a ponta de um enorme iceberg que, acredito, diversas pessoas na categoria gostaram muito”, destaca  Bob Bell.

Os primeiros desafios encontrados pelos engenheiros foram o tamanho e o peso do sistema completo. Devido à sua massa, o acoplamento do KERS ao carro reduziu a quantidade de lastro usado pelos técnicos para equilibrar o chassi. Outra questão importante foi a refrigeração das baterias, já que foi necessário desenvolver um sistema específico para elas. 

Existem várias alternativas para a instalação do KERS, e as equipes tiveram liberdade para escolher a que melhor se adaptasse ao projeto de seus respectivos carros. “As regras dizem que podem ser feitas modificações à frente ou atrás dos motores para a integração do KERS”, detalha Rob White. “No nosso caso, optamos pela integração na parte frontal do conjunto motorpropulsor. É uma solução clássica que usa alimentação por eletricidade e é situada à frente do motor, com um sistema de baterias instalada no chassi. Algumas equipes também preferiram esta opção”.

As baterias, na verdade, estão instaladas sob o tanque de combustível. Há equipes que optaram por colocá-las abaixo das pernas dos pilotos, ou nos sidepods (caixas laterais onde estão situados diversos sistemas, como, por exemplo, os radiadores). Mas a escuderia ING Renault F1 Team considerou que essas escolhas poderiam apresentar mais dificuldades de operacionalização.

Segundo a ING Renault F1 Team, a introdução do KERS não leva a um aumento de competitividade no grid. Na verdade, sua adoção é uma medida que visa alinhar a Fórmula 1 com o esforço mundial de preservação e produção de energia “limpa”. “Se todas as equipes usarem o KERS em 2009, os carros serão cerca de dois décimos de segundo mais velozes por volta. Talvez, em algumas pistas, não sejamos mais velozes em nada”, diz Bob Bell, Diretor Técnico da ING Renault F1 Team. 

“Todas as equipes estão na mesma situação, de forma que ninguém estará levando vantagem em termos de desempenho. Mas o KERS pode, sim, ajudar nas ultrapassagens. Obviamente, não haverá vantagem se dois carros com KERS estiverem andando juntos na reta, pois os pilotos de ambos irão pressionar o botão ao mesmo tempo. Mas será um problema se você não tiver o KERS, e alguém que venha atrás o utilize. Por isso, acredito que não será possível ficar sem ele. Ao mesmo tempo, se todos o tiverem, o sistema não fará tanta diferença a menos que ele quebre. E eu estou certo de que haverá muitas quebras no início da temporada”, completa Bob Bell.  uatro montadoras que integram a categoria também poderão ser vistos pelo público paranaense.

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