jueves, 3 de noviembre de 2011

CARTER SECO - CARTER HUMEDO PARTE III

Lubricación en Motores de F1 por carter seco

Los sistemas de lubricación por carter seco es un diseño que intenta lubricar las partes internas del motor para conseguir un rendimiento optimo del motor. Actualmente es el mejor sistema para motores de alto rendimiento y competición y es comúnmente usado en Formula Uno, Le Mans series, IRL y otras categorías bien conocidas.

Los sistemas de lubricación para motores de cuatro tiempos, y pistones alternos pueden dividirse en dos categorías: el diseño de carter húmedo y sistema de carter seco. Ambos sistemas se basan en un depósito de aceite que extrae aceite con una bomba y lo propaga por el motor para la lubricación y refrigeración. Todo el aceite es reutilizado cuando vuelve al depósito donde el ciclo se reinicia.

La lubricación por carter húmedo es mas utilizado por ser mas rentable y adecuado para el funcionamiento de los coches de serie. En este diseño, el aceite del motor se almacena en un sumidero o comúnmente conocido carter ubicado bajo el cigüeñal como parte integrante del bloque del motor. La capacidad de aceite suele ir de 3 a 7 litros dependiendo del tamaño del motor y de su propósito o uso. A partir de este deposito el aceite se bombea por un tubo de absorción y es suministrado al motor bajo presión. Un diseño de carter húmedo tiene muchas ventajas, incluyendo el bajo coste, bajo peso y la simplicidad. Porque la bomba es parte interna del motor, no hacen falta tubos para hacer circular el aceite del deposito al motor, reduciendo los riesgos de fugas, que tanto vemos en Formula Uno cuando sale el famoso humo blanco.

A pesar de sus ventajas, un sistema de carter húmedo no es apto para los coches de competición. En la Formula Uno se experimentan grandes fuerzas G laterales y longitudinales. Esa aceleración centrifuga haría que todo el aceite se precipitara a un lado del carter, dejando posiblemente el motor sin aceite por un corto periodo de tiempo. Este ultimo fenómeno es conocido en ingles como “oil starvation”. Cuando las prestaciones y la fiabilidad son realmente importantes esta situación es inaceptable. Para resolver este problema, el sistema de carter seco, se diseño y se encuentra actualmente en uso en casi todas las competiciones de alto nivel.

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.

Si, si es un motor Ferrari de F1.


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”.

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