La importancia del lubricante en F1

[forfi]

En F1 todo tiene su importancia, este video explica como se pueden ganar algunos caballos extra al motor, con los lubricantes.

[Mazadeembrague]

Buen vídeo, forfi, pena que no fuese subtitulado en castellano.

[Wallabee]

Y no solo en la F1. La importancia de un buen lubricante y un buen mantenimiento es fundamental para que un vehículo te de un buen servicio. En los tiempos que corren mucha gente pasa de mantener los coches y luego vienen los "si yo hubiera"

[Senna-1]

Vamos que si podeis.......gastaros un poco mas en un buen aceite para vuestros motores que os ira mejor je.Gracias por el video.

[otoelpiloto]

esperemos que el nuevo lubricante usado por ferrari de resultados en las enormes rectas de korea

[forfi]

Lubricación del motor: cárter seco


Obtener la máxima eficiencia de un motor no sólo es cuestión de diseñar un excelente motor, otras cosas influyen en el resultado final. Dos de ellas son el combustible y el lubricante. En éste artículo vamos a explicar el sistema de lubricación que utilizan los monoplazas Fórmula 1. Antes de eso vamos a ver el funcionamiento termodinámico de un motor de combustión de manera muy resumida.

Un motor de explosión se basa en la transformación de la energía química (combustible) en energía cinética (movimiento). A esa transformación debemos añadirle una parte de energía en forma de pérdidas por calor. Según la ley de la conservación de la energía:

Energía Combustión=Energía Cinética+Energía Térmica

Para aumentar la eficiencia del motor será necesario minimizar la energía térmica. La parte de la energía térmica que surge del rozamiento de las partes móviles es la que va a minimizar el sistema de lubricación que vamos a explicar a continuación.

El sistema de lubricación que utilizan actualmente los coches de Fórmula 1 se llama "lubricación por cárter seco". Éste sistema es más complejo, pesado, tiene más perdidas mecánicas y la fiabilidad es menor que un sistema de cárter húmedo convencional. A pesar de eso es el único que puede garantizar el buen funcionamiento, lubricación y refrigeración de un motor de altas prestaciones como lo son los de la Fórmula 1. Antes de explicar más sobre ello vamos a ver porque no podemos utilizar el sistema convencional de cárter húmedo.

El sistema de cárter húmedo es actualmente la mejor solución para los coches utilitarios ya que tiene un bajo coste, bajo peso y es simple. Como su nombre indica, el mismo cárter ejerce de depósito de lubricante. Su funcionamiento es sencillo, el lubricante se bombea a partir del depósito por un tubo de absorción y es suministrado al motor bajo presión. Este ciclo se repite constantemente mientras el motor esté encendido.

¿Y cuál es el problema? Vamos a explicarlo. El lubricante se almacena en el depósito sin presión alguna permitiendo que se mueva libremente. En los coches de calle eso no significa ningún problema ya que la fuerza más grande que existe es la de la gravedad, muy por encima de las fuerzas longitudinales y laterales que pueden aparecer al hacer curvas, acelerar o frenar. En cambio, las fuerzas longitudinales y laterales que debe soportar un Fórmula 1 son mayores que cuatro veces la fuerza de la gravedad. En situaciones puntuales éstas fuerzas provocarían que el lubricante se almacenara en alguna de las paredes del depósito, dejando así la boca de la bomba "al aire" y el motor sin lubricar. Ésta situación es inadmisible en competición y por esto se desarrolló el sistema de cárter seco que permite tener una buena lubricación en las condiciones que hemos explicado.



El sistema de cárter seco, como su nombre indica, mantiene el cárter sin grandes acumulaciones de lubricante. En este sistema, el depósito es externo al motor y presurizado. Igual que al sistema convencional el lubricante, se bombea a altas presiones desde el depósito hasta el bloque motor, los árboles de levas y parte baja de los pistones dónde ejerce su función de lubricar y refrigerar. Una vez ha circulado por dichas partes, se dirige al cárter. Una vez llega, es absorbido por una bomba de varias etapas, refrigerado y filtrado se envía otra vez al depósito, listo ya para empezar otro ciclo. En los monoplazas actuales de Fórmula 1 el depósito suele ser estrecho y alto y va situado delante del motor, es decir, detrás del piloto.

Resumiendo un poco, podríamos decir que la diferencia básica es que en el sistema de cárter seco el lubricante siempre está sometido a presión con el objetivo de burlar las fuerzas G y evitar que en algunos instantes de tiempo el motor no esté bien lubricado.

Los principales inconvenientes son el precio, la complejidad del sistema y su peso. Deben usarse como mínimo dos bombas: una para absorber el lubricante del motor y llevarlo al depósito, y otra para llevarlo del depósito al motor. El aumento de mecanismos hace aumentar las pérdidas mecánicas, bajar la fiabilidad y aumentar el peso del conjunto.

Para terminar quiero resaltar las dos funciones básicas de un buen lubricante: lubricar y refrigerar. Muy a menudo no se tiene en cuenta la segunda función a pesar de que es elemental para el control de la temperatura del motor. Debemos tener en cuenta que los pistones trabajan a altas temperaturas, cercanas a los 300 grados Celsius.

Fuente: F1 al día

[forfi]

El sistema de carter seco, literalmente, mantiene el carter del motor seco y las acumulaciones de aceite son muy pequeñas, lo que da una ventaja adicional de reducir el centro de gravedad del motor y reducir su peso en vacío. El diseño se diferencia del carter húmedo en su deposito externo de aceite. Una vez más, el aceite se bombea a altas presiones y , a continuación, después de circular por las piezas móviles es dirigido al carter del motor. Si bien anteriormente el aceite se almacenaba allí, este es absorbido fuera del motor por una o mas bombas.

En la mayoría de los diseños, el deposito de aceite es alto y estrecho y diseñado con deflectores internos. La bomba en si se compone de al menos dos etapas y hasta de 5 o 6. Con dos etapas, una es para extraer mientras que la segunda es para la etapa de presión. Con 3 etapas la bomba del sistema seco tiene una sección de presión y dos de extracción de aceite, mientras que una cuarta etapa tiene una de presión y tres de extracción. La sección de presión hacer fluir el aceite hacia el bloque del motor, mientras las secciones de extracción con dispositivos especiales extraen el aceite del carter. Este ultimo sistema esta conectado de manera similar al de 3 etapas, mientras que la sección extra se usa para extraer el aceite de la culata. Esto evita el exceso de aceite en la parte superior del motor, reduciendo turbulencias e incrementando la potencia. En algunos casos, una quitan etapa es añadida para conseguir mas extracción de la zona del cigüeñal.


Aplicación en Formula Uno.

Como hemos dicho, todos los motores de Formula Uno usan un sistema de carter seco, simplemente porque no es posible crear motores de tan altas revoluciones con un sistema de carter húmedo. Debido a la congelación de motores, todos los motores tiene un diseño similar con un deposito de combustible situado delante del motor, justo detrás del conductor. La bomba de aceite que hacer circular el aceite a través del motor es (como exige la normativa) impulsada por el cigüeñal mediante engranajes.

Bueno llegados a este punto no me queda mas que hacer referencia a uno de los proveedores de lubricantes en la Formula Uno, gracias a quienes podemos desarrollar este articulo y que nos han facilitado las imágenes, se trata de Shell, proveedor de Ferrari. El Jefe de Tecnología de shell para Ferrari, Dr Lisa Lilley explica: ”el lubricante del motor es muy critico. Es la savia del motor, su trabajo es proteger las piezas móviles del desgaste mecánico, reducir la fricción y la perdida de potencia y de que el motor se enfríe, ya que las condiciones son extremas. Se necesita un buen lubricante de motor para lograr el equilibrio adecuado a estas características, asegurando al mismo tiempo que el rendimiento del coche sea optimo, sin perdida de energía y consiguiendo la máxima potencia en el motor.”
El primer trabajo del Aceite shell es la protección de todas las piezas móviles que tienen fricción para evitar el desgaste mecánico. El aceite se alimenta hacia los árboles de levas, minimizando la fricción y el desgaste, mejorando así la fiabilidad del motor. Las enormes fuerzas necesarias para abrir las válvulas con la suficiente rapidez a 19.000 rpm deberá hacerse también a través de un lubricante eficaz y sin fallos.

El motor es expuesto a condiciones extremas y altas temperaturas. El lubricante “multi-tarea” esta diseñado para extraer el calor, controlar la temperatura del motor y previniendo que el calor afecte al motor. La habilidad de un aceite de motor para enfriar es a menudo olvidada. Los pistones pueden exceder los 300ºC, el aceite se rocía en la parte inferior de los pistones para mantenerlos fríos, sin esta protección adicional, sin duda, fallarían en una carrera.

“Cuando consideras que la velocidad de flujo del aceite por le motor es mas rápido que la velocidad de un Ferrari de Formula Uno, esto te da una idea de las condiciones extremas en un motor de Formula Uno”, dice el Dr. Lilley. “En Shell tenemos un equipo dedicado la confección del Aceite Shell para el motor de Ferrari de manera que podamos garantizar que el coche reciba toda la potencia posible”.

El aceite es bombeado desde el deposito de aceite enfrente del motor dentro de la red de distribución del motor en el bloque de cilindros lo cual asegura que llega directamente a todos los componentes críticos del motor.

El lubricante se dirige también a los árboles de levas para minimizar la fricción y el desgaste, y también para lubricar los interfaces de las levas, donde las enormes fuerzas necesarias para abrir las válvulas con la suficiente rapidez a 19.000 rpm debe ser transmitida a través de una capa de lubricante de manera eficiente y sin fallos.

El lubricante se alimenta también por medio del cigüeñal, viniendo del interior de los rodamientos para mantener la eficiencia de su trabajo. El lubricante es enviado rápidamente hacia las paredes del cilindro, creando una película entre los pistones y los segmentos para optimizar el rendimiento con perdidas mínimas de energía y desgaste mecánico.

El lubricante es pulverizado sobre la parte inferior de los pistones, con unas pequeñas boquillas para disminuir el calor en esta zona.

El lubricante utilizado cae sobre el carter seco en la parte inferior, donde es aspirado por las bombas, que lo envían a enfriar a los radiadores y de regreso al deposito de aceite, es limpiado y listo para ser utilizado de nuevo en el circuito del motor.

Una imagen del motor completamente lubricado.

Las imágenes simuladas son de Shell motorsport.


Fuente: Forero Ibero en Rumores.com

[forfi]