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7/27/2019 Motores-de-competicion.pdf

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Motores de

competicin


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ndice:Pag.

Diferencia entre motores de calle y de competicin..................2

Reglamento de la F1............................................................................ 4

Motores de la F1................................................................................. 19

Puesta a punto de los motores de competicin........................... 23

Principio de sobrealimentacin........................................................ 27

Turbo compresor................................................................................. 29

Actualidad............................................................................................. 30


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Diferencia entre motores de calle y decompeticin

Un motor concebido para el mundo de la competicin poseesutiles diferencias respecto al motor de un utilitario. Es evidenteque un vehculo comercial debe tener un motor con unascaractersticas muy especificas, debe mover con fluidez todo elchasis, consumir combustible dentro de unos mrgenes lgicos enfuncin de su potencia, y porsupuesto una vida y fiabilidad

lo mas larga posible. Esteultima premisa es tal vez elmayor condicionante.

Para que un motor seafiable debe ser a nivel internomuy equilibrado, no puedeposeer vibraciones internas por desfases en los procesos de

combustin y para ello las piezas mviles no pueden sufrirdesgastes que hagan variar con el tiempo su equilibrio, y porsupuesto su diseo, fabricacin y montaje deben ser de altsimacalidad y precisin. Si lo pensamos bien, cualquier motor V6 de3000 cc que existe en el mercado automovilstico ronda entre los200 y 230 cv, no ms, y su par esta entorno a 28-31 mkg con un

rgimen de giro mximo de 6500r.p.m. en el momento de corte de

inyeccin. Su peso ronda entre 165 y180 kg. y su consumo medio estaentorno a los 12 litros cada 100 km.,alcanzando como consumo umbralentorno a unos 25 litros enconduccin deportiva. Este tipo demotor se monta en berlinas de mas

de 4,5 metros de longitud y con unpeso de mas de 1500kg como norma general. Puede mover sin


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olvidar que un motor esta formado por un montn de piezasmviles. A excepcin del cigeal, que tiene que ser de acero o defundicin debido al reglamento todas las piezas se pueden

aligerar y se pueden eliminar muchos rozamientos, luego, denuevo tenemos una mejora en la velocidad de giro. Luegomientras se encuentren cada vez mejores materiales, siempre sepodr mejorar el rgimen de giro. Lo anterior era mas o menos unpequeo matiz estructural bsico, pero no el mas importante.Cuanto ms rpido gire el motor ms fcil ser que aparezcanvibraciones. Estas vibraciones son debidas a que no todas laspiezas son perfectas.

Matemticamente todo es medible y calculable. Pero cuandotrabajamos sobre el papel es muy difcil encontrar una precisinperfecta. Hay que tener en cuenta que los motores de losautomviles de calle necesitan un rodaje de motor de dos o tresmil kilmetros para que todo se ajuste y se amolde. Si se diseaadecuadamente y se estudia el comportamiento del proceso decombustin, cuantificando las fuerzas internas que se dan en las

piezas que se mueven, se pueden evitar parte de las vibraciones.Cuando en un cilindro se produce la combustin, la energainterna de la mezcla combustible se transforma y mueve el pistntrasmitiendo el movimiento al giro del cigeal, este a latransmisin, para mas tarde mediante un diferencial pasar ungiro de un eje longitudinal al eje transversal de las ruedas. Parael aprovechamiento de la energa en cualquier explosin dentrode la cmara de combustin es necesario que se den unascondiciones idneas de presin, temperatura, estequiometra dela mezcla y sobre la miscibilidad de la misma. Cuanto mas rpidovaya el motor, mas rpida debe ser la explosin, mas rpidodeben abrirse y cerrarse las vlvulas de admisin y mas rpidodeben abrirse y cerrarse las vlvulas de escape.

Todo ello esta en fase, todas las piezas se mueven a la vez,pero debido a que no todo es perfecto, el movimiento no esarmnico, se dan ligeros desfases, que se aprecian como


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vibraciones que se trasmiten al exterior. Los rozamientos seincrementan con la velocidad, la energa cintica aumenta, latemperatura aumenta, se modifican las condiciones de la cmara

de combustin, etc. Es decir que cuanto mas rpido gira el motortodo se complica mas y mas. En ese movimiento armnico delmotor, con todos los cilindros movindose de dos en dos con unamisma fase hay momentos ms precisos que otros. Cuando alcigeal se trasmite mediante las bielas y el pistn el parmximo, eso significa que la combustin a sido la ms cercana a laideal, es decir, se ha aprovechado lo mximo posible elcombustible utilizado con un rendimiento mximo y adems las

condiciones de rozamiento y la facilidad de movilidad de laspiezas han sido las mas adecuadas. Es decir, la entrada de aire ycombustible mediante la apertura y cierre de las vlvulas y lainyeccin (hoy por hoy directa), su compresin hasta unascondiciones de presin y temperatura idneas, la explosin, y laapertura y cierre de vlvulas de escape, se ha hecho en su debidomomento.

Para poder mantener la curva de par lo mas alta posibledurante el recorrido del giro de motor la mximo posible seutilizan sistemas de admisin y escape variable, estos ltimosvetados hoy por hoy por el reglamento. Es decir, el tiempo de

apertura de las vlvulas tanto deadmisin como de escape, varia enfuncin del rgimen de giro paraque entre o salga mas o menoscantidad de gases a la velocidadadecuada, para que en cadamomento se disponga de una cifrade par adecuada. As, cadaexplosin se hace en lascondiciones adecuadas. Si no fuera

as, seria normal que muchas veces no diera tiempo a que se diera

una combustin perfecta, y por tanto podra quedar restos decombustible en los cilindros de forma que cuando se abrieran las


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vlvulas de escape, al llegar este combustible a los tubos delescape se dara la famosa llamarada tpica.

En F1 el sistema de movimiento de vlvulas es del tipo

DOCH, que quiere decir, doble rbol de levas en cabeza, unsistema habitual en la mayora de los vehculos de calle, aunquemuchos fabricantes utilizan hoy por hoy sistemas denominadosen cada caso, Vvtec en Honda, Vvti en Toyota, Valvetronic enBMW o VVB en Ferrari, todos ellos, sistemas de admisin degeometra variable con funcionamientos muy diversos pero queconsiguen el mismo fin. En las escuelas de ingeniera de todo el

mundo, se habla como sistema ideal y ms perfeccionado el VVB(Variable-ValveBallistic) de Ferrari.

A nivel de inyeccin se lleva desde prcticamente 1982-1983 con sistemas electrnicos que calibran la cantidad adecuadade combustible que se necesita en cada momento, lo que hizo quese ahorrara mucha gasolina, ya que generalmente una gran partede ella se quedaba sin quemar debido a que se verta mas de lo

necesario. La ventaja de la inyeccin era la pulverizacin que sehacia del combustible que facilitaba y homogeneizaba mas lamezcla con el aire. Actualmente se usan inyecciones electrnicasdirectas, es decir, en vez producirse la inyeccin en unaprecamara se hace de forma directa a la cmara de combustin,pero a una mayor presin de forma que el combustible no solo sepulverice, sino que casi se atomice consiguiendo que la mezcla sealo mas perfecta posible en el tiempo tan corto. Hay que tener en

cuenta que en una cmara de combustin se pueden llegar aproducir 30 explosiones por segundo.

Se ha hablado mucho ltimamente sobre el denominadosistema magntico de regulacin de la apertura de vlvulas,evitndose as cualquier sistema de rboles de levas mecnicoeludir multitud de desfases y rozamientos. Este sistema essencillo. Cada cilindro posee un sistema el cual regula la apertura

y cierre de las vlvulas mediante la variacin de campos


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magnticos los cuales atraen o repelen la vlvula. La ventaja seencuentra en que este sistema es tan rpido como queramos enfuncin de la cantidad de corriente que genere el alternador. El

problema est en que el nico alternador que posee un f1 esinsuficiente y se necesita al menos otro idntico para podercubrir las necesidades del mismo. Con la corriente suficientepodemos abrir y cerrar las vlvulas ms rpido que con el sistemaDOCH, y adems su funcionamiento es mucho ms preciso que unsistema de geometra variable. Con este sistema se puede abrirlas vlvulas el tiempo suficiente con lo que el motor respirarade la forma adecuada, consiguiendo que cada explosin fuese lo

ms perfecta posible. Uno de los mayores problemas que tuvoFerrari en 1997 con su motor, fueque quedaba mucha gasolina sincombustionar al rgimen mximo,debido a la falta de respiracin,por que su sistema de admisin noestaba en fase con el giro y porello decidieron mapear el motor de

forma que dispusiera de mas parpero de menos rgimen de giro. Elresultado fue un motor

inconducible y muy brusco. Este sistema de vlvulasmagnetizadas tiene el inconveniente de ser muy pesado yvoluminoso, a lo que habra que aadir 4 o 5 kg. del alternadornecesario.

Los sistemas electromecnicos ya fueron usados en elpasado, como por ejemplo Ferrari en 1983 con su 126 C3, conmotor V6 a 120 de 1.496 cc y turboalimentado por doscompresores (con dos compresores pequeos se consigue unamayor suavidad de funcionamiento y entrega de potencia que conun compresor grande) Garret KKK que soplaba a 3 atmsferas,(Hoy por hoy los motores turbo de utilitarios como el A3 o S3

soplan a 0,7 bares y 0,9 bares respectivamente para dar 180 y210 cv para el mismo motor 1.8 20v.), pero el inconveniente


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estaba en que la tecnologa del momento no estaba al nivel de loexigido, y por ello se dejo de lado.

BMW antes de entrar en F1 desarrollo un sistema similar al

de Renault y sus conclusiones dejaron claro que aun era prontopara sacar beneficio. A corto plazo a un sistema queseguramente sea la solucin ms lgica del futuro. Renault tienelisto un motor de 1,6 litros de cubicaje con este sistema devlvulas que mejorara la potencia, el consumo y el rgimen de girodel motor. Otro factor a tener en cuenta es el n de vlvulas quetenemos por cilindro.

En teora a mayor numero de vlvulas mejor rendimiento delmotor, pero eso si, solo se podr apreciar a regmenes de giroaltos. Ferrari fue el primer fabricante y constructor de f1 quese atrevi a desarrollar y utilizar motores con 5 vlvulas aunquemas tarde en el mundo de la competicin lo dej de lado debido aque la tecnologa era muy joven, como ocurri con el sistema VVBde admisin de geometra variable, que se uso en f1 en 1992 y1993, y se aplicar en el futuro al F60 que est ya en la pista deFiorano rodando y que ver luz para el 2003. Cuantas ms

vlvulas y segn su disposicin en la culata, se podr generar unamejor turbulencia de admisin que haga que se mezcle mejor el


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aire con el combustible micropulverizado para que la explosinsea ms rpida y completa, y tambin se podrn escapar msrpido los gases de escape. Luego as a regmenes altos donde la

velocidad de los procesos qumicos es fundamental, el motorresponder mucho mejor.

Pero una cosa es la teora y otra la practica. Se ha podidodemostrar que una vez que se introducen mas de 5 vlvulas, esdecir 6,7 etc, se comprueba que el rendimiento no mejora, esmas se reduce. El por que es sencillo, y es debido a laslimitaciones de espacio del cilindro y por que a mayor n tambin

se necesitan mas elementos elsticos y el asegurar la totalestanqueidad de la cmara de combustin es muy difcil. Aregmenes altos, a la propia inercia de la vlvula es difcil defrenar y se dan rebotes que producen muchos desfases.

Un tema del que aun no hemos hablado es el por qu del usode motores en V en F1. Lo cierto es que los motores en lnea sonlos mas equilibrados. Su cigeal es ms sencillo de calibrar y su

construccin y diseo es muy simple sobretodo por la simetraentre codo y codo de cigeal. El mayor problema es que sonmotores muy largos, y la adopcin de dos bancadas de cilindrosinclinadas movidas por un mismo cigeal, de forma que seencuentren enfrentados uno a uno, es una solucin que acorta elmotor, casi a la mitad. Realmente el funcionamiento es muysimilar al de un motor en lnea, pero por el contrario es msdifcil de equilibrar. La V implica que el sumatorio de las fuerzas

que afectan al cigeal a la vez no se anulen del todo siempre deforma que no sea un motor equilibrado. Para que esto no ocurraes fundamental que los tiempos motrices del cigeal no estndesfasados y en todos los motores V ocurre. En funcin de lainclinacin que esta apertura tenga, estos desfases sern mas omenos grandes, repercutiendo en la armona y suavidad delmovimiento, algo que no ocurre en los motores en lnea. Unejemplo, en un motor de 8 cilindros en lnea, cada 90 de giro delcigeal se produce la explosin en dos cilindros siendo perfecta


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su simtrica. En un motor V8 para que se de el mismo equilibrio, yno se note esa desigualdad angular se tiene una mitad de loscilindros con una sucesin de tiempos motrices de 120 y la otra

mitad a 60 de forma que cada dos vueltas de cigeal tengamos8 impactos motrices de forma que no se nota el desfase detiempos de trabajo.

De esta forma, con el solape de tiempos conseguimos que elmotor sea regular en su giro, a la vez que suave y equilibrado. Lamejor solucin por lo general es que si el cigeal necesita 90 degiro para que se d la combustin en cada par de cilindros en el

motor en lnea, cuando se transforma en V, lo mejor es conservaresa configuracin en los codos del cigeal y hacer que el nguloentre las bancadas de cilindros sea tambin de 90. En un motorV10 la configuracin del cigeal es de 72 ya que es la maslgica y simtrica, y la V por tanto tambin de 72 como se pude

comprobar. De esta forma tambin se logra un equilibrio casiperfecto en el motor.


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Por eso, el adquirir una configuracin de 110 como anunciRenault, es un atrevimiento y a la vez un reto, ya que se antoja,por simple geometra y dificultad en el funcionamiento general de

todas las piezas en una fase regular y equilibrada, muy difcil deconseguir. Hoy por hoy sin duda el proyecto avanza lentamente yse estima que la potencia mxima del motor del Benetton B201 nosupere los 720 cv, unos 30cv menos incluso que el motor Ford deMinardi. Su fiabilidad es netamente inferior a un motor mshabitual. El hecho de abrir tanto las bancadas hace que lasculatas se encuentren mas bajas de lo normal, y teniendo encuenta que el mayor peso se acumula en las mismas, de esa forma

se logra que el baricentro motor (centro de masas, que no es lomismo que centro de gravedad) sea mas bajo, haciendo que elconjunto del chasis tambin lo sea. Tambin, al ser el motor masbajo se puede hacer que los portones sean ms bajos, de modoque la aerodinmica del f1 pueda trabajarse de otra manera.Normalmente con los pontones ms bajos se consigue un menorrozamiento y una mayor estabilidad de la zona trasera delmonoplaza. Realmente este beneficio segn Patrick Head es

insignificante teniendo en cuenta los problemas de fiabilidad ypotencia que da el motor en si, al menos de momento.

Si un motor vibra, esas vibraciones aumentan con lavelocidad de giro del mismo y se van trasmitiendo a latransmisin y de la misma forma al diferencial y a los semiejestraseros. Es decir, demasiadas piezas vibrando. El motor Peugeotdel ao pasdo vibraba demasiado, y aunque era potente, 792 cvanuncunciados, su funcionamiento no era equilibrado, y la juntade unin con la transmisin terminaba cediendo, siendo al final detemporada la mayor de las causas de abandono de lo monoplazasdel equipo Prost. En cuanto al tamao del motor, cabe resaltar,que cuanto ms corto sea el conjunto motor transmisin, mslargo podr ser el extractor de aire que produce el efecto suelocomo por ejemplo ya ocurre con Ferrari y Mclaren este mismo

ao.


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Un tema fundamental y que no podemos dejar de lado es elpeso del motor y los materiales que lo constituyen. Hoy por hoy,las nuevas aleaciones y en especial las cermicas se estn usando

de forma extensiva en los motores ya que son materiales que secaracterizan por estar formados por la unin de elementosatmicos mediante enlaces de carcter predominantementeinico o covalente, es decir, fuertes y estables. Sus propiedadesmas destacadas son la dureza y rigidez (elevado modulo deYoung), son aislantes trmicos y elctricos, poseen unaimportante inercia qumica frente a ambientes qumicos hostilesy tienen altos puntos de fusin. Su gran defecto es que son

frgiles ante impactos o esfuerzos de traccin al no tener ningntipo de comportamiento plstico. Algunas cermicas pueden serhasta un 70% mas ligeras que el hierro de fundicin o el acero yeso hace que al final se pueda aligerar de forma sustancial unmotor. Adems las propiedades de estos materiales permitenreducir las dimensiones de las piezas de forma sustancial sintener problemas yaque permiten un

margen de trabajo yseguridad muy amplio. Lasdimensiones de los motoresse han reducido deforma sustancial aligual que su peso. En el 83el motor V6 de 1,5 litros de

Ferrari pesaba 177kilogramos. Hoy en da, elmotor V10 de 3 litros deMercedes pesa menos de90 kilogramos, esdecir la mitad. Las paredes del bloque motor apenas son de 1 cmde grosor cuando anteriormente eran superiores a 2,5 cm, y laspiezas mviles como bielas, vlvulas, etc., poseen menos inercias

lo que permite que haya menos desequilibrios en el cigeal.


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trmica, en la cabeza del pistn, la potencia indicada y a la salidadel cigeal la potencia efectiva. La potencia qumica es laenerga intrnseca que tiene el combustible y es la mxima

potencia que se podra aprovechar del mismo, pero... siempre hayperdidas. La potencia trmica en la cmara de combustin es laenerga qumica que contiene el combustible y que se transformaen energa calorfica. La energa disponible en la cmara decombustin es menor que la potencia qumica del combustible, yaque parte del combustible no combustiona por falta dehomogeneidad y atomizacin de la mezcla de aire y combustible.Es la primera merma de energa, que en F1 se esta resolviendo

poco a poco gracias al uso de un mayor numero de vlvulas y desistemas de admisin variables junto con la inyeccin directa quehacen que se consiga esa mezcla atomizada y homogneaanteriormente mencionada. Luego tenemos la potencia indicada,que es la potencia disponible en la cabeza del pistn. De nuevoesta potencia sufre una merma de potencia respecto a lapotencia trmica, debido a que parte de la energa delcombustible se escapa en forma de calor con los gases de escape

y otra parte de energa se escapa por las paredes del cilindrodebido a los sistemas de refrigeracin. A nivel de escapes pocose puede hacer, aunque mediante un buen sistema de colectoresde escape parte de ese calor no se perdera, y en cuanto a larefrigeracin, como hoy por hoy se utilizan cermicas y estaspermiten trabajar a temperaturasnetamente superiores y sin

perdidas hacia el exterior por seraislantes trmicos por lo que no setiene que mantener unrefrigeracin tan estricta al nivelde bloque motor.

Finalmente nos queda lapotencia efectiva que es la cifra

que nos da la mayora de losfabricantes de automviles y que


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aumenta segn decaiga. Un motor con un par alto y muy plano, esdecir lo mas constante posible a lo largo del rgimen de giro,tendr un consumo mas bajo un motor ms agudo. Prcticamente,

en estas cortas notas se han dejado claro ideas sencillas peroimportantes. La reduccin de peso de un motor ayuda aligerar elconjunto del monoplaza, pero a su vez permite que las piezasinternas tengan menos inercias. Si a esto lo unimos que losmateriales ayudan a reducir rozamientos y a empequeecer laspiezas, se mejora sin dura el rgimen de giro del motor y seaprovecha parte de la potencia indicada y efectiva del motor.

Los sistemas de inyeccin, admisin, y de distribucin engeneral, favorecen la combustin, y por tanto a la potenciaqumica y al rgimen de giro. Por lo que queda claro cuales son loscampos de trabajo para ganar mas y ms cv en un motor de F1.Cada uno, pude sacar las conclusiones que quiera, pero esto de laF1 no es tan fcil como se piensa. Aun as, es mas fcil hacerganar un segundo en las pista a un monoplaza gracias al trabajode la aerodinmica y a un buen ajuste de los reglajes, o

simplemente con las gomas, que con aos de desarrollo demotores sea el dinero que sea el invertido.

En F1 tenemos un motor de 10 cilindros en V con 3 litros decubicaje y una potencia que hoy en da puede rondar los 850 cvcon un par cercano los 120 mkg, con un rgimen de giro entorno a18.000 r.p.m.. Su peso apenas supera el centenar de Kg aunque yaexisten algunos con menos de 90, y su consumo mximo es de 0,8

litros... por Km. Lo suficiente para alcanzar 360 Km/h y acelerarde 0 a 200 Km/h en menos de 6 segundos un conjunto de tan solo600 Kg.


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Motores de formula 1

Los motores de Frmula Uno actuales son increblementepotentes, y llegan a producir unos 800 HP (es el equivalente deun coche siendo arrastrado por 800 caballos). Ruedan a unrgimen de 17.000 revoluciones por minuto - esta velocidad derotacin determina la potencia que el motor produce, y el valordado el mximo, alcanzado cuando el acelerador est al mximo.Comparemos esto con un coche normal, que produce unos 140 HP

a 4000 o 5000 rpm, ya que un coche de F1 pesa la mitad, yentenderemos porque el Sr. Schumacher y sus amigos van tanrpido.

Esta potencia no es algo que seconsiga fcilmente, y los principalesfabricantes tienen que gastarmillones para estar a la altura.

Ganar, dar beneficios, as que ms yms fabricantes estn entrando enla Frmula Uno por la publicidad quesupone ser el mejor del mundo. Ydonde va todo ese dinero? Losfabricantes de motores intentan conseguir cuatro cosas:potencia en baja, potencia en alta, peso mnimo, y mximafiabilidad: algo muy difcil para una maquina que deber soportartoda clase de abusos.

El motor tiene un nmero de cilindros, los cuales se puedenimaginar como una lata con una entrada en la parte superior(vlvulas) y una base mvil en el otro extremo (pistn). Para cadacilindro, las vlvulas se abren para permitir la entrada del aire yla gasolina dentro de la cmara de combustin (el interior delcilindro), donde es comprimida por el pistn en la parte superiordel cilindro. El aire comprimido en la cmara es encendido por una


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buja, creando una explosin, cuya fuerza lanza el pistn haciaabajo.

Este pistn est conectado con el cigeal (un eje situado

en la parte inferior del motor) de tal manera que el movimientolineal del pistn crea un movimiento rotatorio del cigeal de 360grados (ciclo). El movimiento rotatorio del cigeal estransferido mediante la transmisin a las ruedas traseras paraproporcionar el movimiento.

El diseador tiene muchos factores con los que puede jugarpara mejorar el motor. En la Frmula Uno, las reglas actualesespecifican una capacidad cbica de 3 litros (3000cc) - esoquiere decir que slo tres litros de aire pueden entrar en loscilindros en cada ciclo. Eso significa que el volumen de loscilindros no puede sobrepasar los tres litros, y los diseadoresdeben repartirlos en diez cilindros.

La entrada de aire situada encima de la cabeza del pilotolleva el aire hasta las diez trompetas de admisin del motor. Alfinal de estas trompetas se encuentran las vlvulas que permitenque el aire llegue a los cilindros. La velocidad con que este aireentra (que depende de la velocidad del coche) produce un efectoaceleracin que fuerza la entrada de aire en los pistones, antesde que estos lo compriman an ms, mejorando el rendimiento.

Las mejoras del motortambin se consiguen mediantela reduccin de peso y tamao.El motor, que pesa unos100/120 kilos, supone una granparte del peso del coche, por loque los diseadores utilizannuevos materiales que mejoranla rigidez y reducen el peso

para permitir un menor tamao y hacerlo ms compacto. Al igualque el coche, es vital que el centro de gravedad est lo ms bajo


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posible - es tan importante que, de hecho, Adrian Newey(diseador) recomend a Mercedes que cambiara el diseo de sumotor por ese motivo. Adems de esto, la altura del motor debe

ser minimizada, porque el cap se sita lo ms bajo que el motorpermita, y con un motor ms bajo se mejora el flujo de aire. Todoest relacionado entre s.

El ahorro de peso y tamao est muy bien, pero no sirve denada si un motor se rompe a mitad de carrera. La fiabilidad es labase del xito para un diseador, y si no logra esto, normalmenteel mundo se da cuenta rpidamente y de forma visible cuando su

pantalla se llena de humo blanco. Los diseadores tienencomplejas herramientas de simulacin a su disposicin, con lasque analizar los puntos que ms sufren en los motores. Junto aesto, los motores son probados en cabinas dispuestas para talpropsito en los que alcanzan el mismo rgimen que en pista perosin ir a ninguna parte.

Un motor de F1 est construido para sobrevivir unos

cientos de kilmetros, por lo que un equipo utilizar entre 80 y100 motores por temporada. Los motores son reconstruidos, y elproceso de comprobacin que esto supone lleva hasta cinco das.Algunas partes de los motores, al igual que partes de los coches,son resucitadas para que pueda ser reutilizada. Una vezconstruido o reconstruido, al motor se le monta la caja decambios, y se prueba en condiciones de carrera simuladas antesde tomar parte en un Gran Premio.

Al igual que el aspecto mecnico, las cajas de cambiossemiautomticas y la tecnologa fly-by-wire hacen que el motorincluya muchos componentes electrnicos. Cuando se pisa el pedaldel acelerador, se permite que entre cierta cantidad de mezclaen los cilindros. Cuanto ms se pisa el pedal, mayor es la cantidadde aire y combustible que entra en la cmara de combustin, ymayor la explosin. Cuanto mayor es la explosin, mayor es la

fuerza del pistn, y por tanto mayor ser la fuerza rotatoria del


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cigeal que es transmitida a las ruedas, por lo tanto habrmayor aceleracin. Sin embargo, el pedal no est fsicamenteunido al motor y aqu es donde entra la electrnica.

En los das de lasconexiones con cables demetal, el ngulo del pedalestaba directamenterelacionado con la posicin dela mariposa del carburador (elsistema utilizado para regular

la cantidad de combustible queentra en los cilindros). Ahorala conexin se hace mediante ordenador, y el mapeado delmotor bsicamente le dice al motor el ngulo del pedal suponeque cantidad de mezcla debe entrar en el cilindro. Mediante estesistema, tambin se puede configurar para la lluvia, con el fin deque el piloto no tenga que cambiar su estilo de pilotaje.Realmente se lo ponen fcil estos das. Pero eso es lo que pens

tambin la FIA, por lo que han reducido de manera considerablelos componentes electrnicos.

Los motores son una de las partes ms complejas de loscoches y requieren un equipo de diseo y construccin muy hbil.La actual integracin entre los equipos y los fabricantes demotores, as como el mayor inters de las marcas est haciendoque la tecnologa de la F1 crezca ms rpido que nunca.


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PUESTA A PUNTO DE LOS MOTORESDE COMPETICIN

(Preparacin aspirada y turbo aspirada)

En muchos casos, principalmente en vehculos mas viejos, lapreparacin puede llevar a unmejor aprovechamiento delmotor, a travs de lautilizacin de recursos no

disponibles en su propia pocade fabricacin, como ser unaumento de la tasa decompresin, ya que hoy sepueden utilizar combustible demejor rendimiento y calidad. Existen preparaciones con recursosdisponibles para todos los gustos y deseos. Un comando conmayor duracin de abertura y levantamiento de vlvulas es elpunto de inicio en cualquier preparacin aspirada que se precie. Elmtodo a utilizarse debe estar de cuerdo con el resultadoesperado por su propietario, y de cuanto pretende gastar en lapreparacin. Entre los mtodos mas utilizados se encuentran lapreparacin aspirada y la turbo aspirada. Existen otros tipos decompresores, como los accionados por correa acoplada, mas estasno son muy utilizadas, debido a su alto costo. Slo que ahora se

comenzaron a utilizar mas frecuentemente en motoresimportados V6 y V8 de gran cilindrada. La preparacin aspiradaconsiste en aumentar la capacidad de admisin de mezcla decombustible de un motor atmosfrico (sin compresor), a travsde un aumento del rea de pasaje o del tiempo de admisin deaire a ser utilizado en la quema de combustible. Para esto seutilizan carburadores de mayor dimetro, filtro de aire de mayortamao, colector de admisin que facilite la admisin de mezcla

(colectores de geometra variable son muy utilizados por las


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fbricas), a dems de alterar el levantamiento o la aperturadurante mas tiempo de las vlvulas a travs de un comando deperfil ms agresivo. O el uso de vlvulas mayores. O el aumento

de la tasa de compresin, que nos da ventajas, tanto en lo querespecta al aumento del torque disponible como en consumo yemisin de contaminantes. Un carburador mayor optimiza laalimentacin. La preparacin aspirada tiene un costo inferior a lapreparacin turbo cuando el aumento esperado de potencia sefija en un 30%. Pero no existen esas ventajas: de acuerdo con loscomponentes utilizados puede ocurrir perdida de torque en bajarotacin, y en algunos casos mas extremos, la marcha lenta se ve

altamente perjudicada. La seleccin de los componentes debe serrealizada teniendo en cuenta de no afectar la utilizacin en eltrfico, pudiendo regular el automvil en un semforo. Seguroque en caso de su utilizacin en pista o en ruta, les defectossobre las marchas bajas pasa desapercibido. Como nunca se giraa pocas revoluciones, pierde toda importancia. En motores conbaja cilindrada es recomendable el aumento de la tasa decompresin hasta los lmites permitidos por el combustible

utilizado. Tambin el uso de un comando de vlvulas con un perfilno muy agresivo, sumado a un carburador con una medida quefacilite la rotacin del motor a medias y bajas revoluciones. Losmas beneficiados con una preparacin aspirada pesada son losmotores de alta cilindrada y baja potencia especfica, como losantiguos seis cilindros y V8, porque disponen de un alto torque yno sufren con un comando de valvulas de mayor tiempo de

apertura y levantamiento. En algunos casos la perdida de torqueno llega a ser sentida. La preparacin turbo consiste en el uso deun turbocompresor, ligado a la salida de los gases del escape.Este compresor est dividido en dos partes. La parte caliente,accionada por los gases de escape resultantes de la combustin,acciona la parte fra de la turbina, que comprime la mezcla decombustible,


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generando mas presin sobre los cilindros, y consecuentementegenerando mayor potencia. Aprovecha mejor la energa cintica ytrmica, normalmente desaprovechada. Las ventajas de unapreparacin turbo se ven por el lado del espectacular aumentodel torque disponible (en las aspiradas el torque suele disminuir)y en el gran aumento de potencia producido por el turbo. Masvale resaltar que la preparacin turbo slo es econmicamente

viable cuando la presin a utilizar es mayor que 0,4 kg/cm. Conpresiones menores el aumento de potencia no es tansatisfactorio en cuanto a la relacin costo-beneficio, por lo quela preparacin aspirada sera mejor. Otra ventaja del turbo, esque el torque de la potencia mxima son obtenidos enrevoluciones muy bajas, al contrario de la preparacin aspirada.En esta ltima, el torque mximo es obtenido en rotaciones muyaltas, por encima de las del motor original, (un comando de

vlvulas mas bravo permite que el motor trabaje en rotacionesmas altas). El motor aspirado precisa girar mas para admitirmayor cantidad de mezcla en un determinado perodo de tiempo,generando mas potencia. En el turbo, la sobre presin realizaeste papel, y por eso es que no precisa alcanzar un rgimen derotacin tan alto. La preparacin turbo es la indicadaprincipalmente en motores de baja cilindrada, como los 1.000cm3, porque eleva el torque disponible en prcticamente todoslos regmenes. Tambin depende de que la turbina empleada sea


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la correcta. Turbinas ms grandes, realizan su trabajo enrotaciones ms altas, en cuanto las ms pequeas, que entran enaccin mas rpidamente. En este caso el motor se comporta como

si tuviese una mayor cilindrada, sobretodo por causa del torquedisponible a bajos giros. Adems, las turbinas pequeaspresentan una menor inercia, algo muy importante pararespuestas rpidas en bajas revoluciones.

Actualmente es muy comn retocar el comando de vlvulasen un motor turbo, por otro de apertura y tiempo de apertura unpoco mayores, aprovechando la facilidad con que la turbina

comprime la mezcla dentro de los cilindros, aumentando lapotencia y manteniendo el torque a bajos giros. Otrascombinaciones son posibles, como el uso de un carburador mayoren un motor turbo, para mejorar la alimentacin del motor enrotaciones mas elevadas. El sistema de admisin y el filtro deaire pueden ser reemplazados, para obtener un mayorrendimiento. Una turbina pequea puede ser instalada en un autocon un motor multivlvulas, para compensar su bajo rendimiento

en rotaciones bajas, aunque ser necesaria una turbina debajsima inercia, como la usada en el Golf, Pasat, Audi. Estadejar el auto con reacciones ms rpidas y un comportamientomas uniforme, adems de aumentar la cantidad de mezcla en loscilindros en altas rotaciones.

El intercooler sirve para enfriar el aire comprimido antesque ingrese en el cilindro. Como el aire fro ocupa menos espacio,

entra mas en los cilindros, mejorando la potencia. Todo dependede la creatividad del preparador y del objetivo del mismo. Noexiste lmite. Las tcnicas de preparacin aspirada pueden sercombinadas con la preparacin turbo. De esta manera puederesultar un torque abundante en bajos giros, con un ptimorendimiento en altas. En sntesis, un motor elstico y con fuerzaen cualquier rotacin, tanto en rutas como en pistas.


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EL PRINCIPIO DE LASOBREALIMENTACIN

La principal aportacin de la sobrealimentacin es unimportante aumento de la potencia til del motor sin recurrir amotores de gran cilindrada, este aumento de potencia, se basa enel mejor llenado de los cilindros.

Si se desea aumentar el rendimiento trmico del motor, se

ha de conseguir una completa combustin de la mezcla en lacmara de combustin, que se consigue introduciendo en loscilindros una mayor masa de aire, que permitir inyectar mayorcantidad de combustible y con ello aumentar la potencia hasta enun 30% mas sin riesgo de perjudicar el motor.

Para introducir este aire de ms en los cilindros se emplean dossistemas:

Compresor Volumtrico

Turbo-compresor


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EL TURBO COMPRESOR

El sistema consta esencialmente de dos ruedas de paletasdenominadas turbina y turbo-compresor que giran solidariamenteunidas por un eje en el interior de sendas carcasasindependientes.

La turbina se encuentra situada en el colector de escapeunida por un eje a un compresor situado en el colector de

admisin. As se aprovecha la energa de los gases de escape,para comprimir el aire, sin perder potencia como ocurre con eluso de compresores volumtricos.

Los gases de escape, al salir pasan antes por una turbinahaciendo que esta se mueva, despus salen por el tubo deescape, la turbina se encuentra unida por un eje comn con uncompresor que se encuentra conectado con el colector de

admisin. Al moverse junto con la turbina aspira aire,previamente filtrado, que introduce en los cilindros a presin muysuperior a la atmosfrica.

El principal inconveniente del turbocompresor es quenecesita una perfecta refrigeracin y un buen mantenimiento delturbo-compresor. Otro inconveniente es que a pesar delespectacular aumento de potencia y de las fulgurantes

aceleraciones que se consiguen con l, el turbo es de pocaprogresividad. Son motores de reacciones muy bruscas,acusndose ms stas en motores de explosin, alimentados porcarburador. Con la inyeccin se atena en parte este defecto.


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Entre las ventajas de este tipo de motores podemos citar,un mayor rendimiento terico, menor consumo de combustible aigualdad de potencia comparndolo con un motor no

turboalimentado , posibilidad de reducir la relacin decompresin y aumentar la vida del motor y por supuesto, mayoresprestaciones.

Actualidad

El equipo Williams-BMW, actualmente Segundo delcampeonato de constructores, pretende copiar el revolucionariosistema de transmisin de la F2002, el auto de Ferrari que estinvicto esta temporada.

Se trata de un nico conjunto acoplando motor y cambio,que posibilita un cambio de marcha mucho ms preciso en un

tiempo nfimo, lo que se traduce en un mejor aprovechamiento dela traccin, potencia y maniobrabilidad.

Segn la revista inglesa Autosport, Williams pretendedesarrollar su sistema hasta la mitad de la temporada, como mx.y para esto ya tendra firmado un acuerdo con una empresaalemana que se especializa en el tema. Paralelamente, el equipode Frank promete seguir desarrollando otros componentes de l

auto, como la aerodinmica, la suspensiones, el chasis y el motor.

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