Motores De Competicion

Motores de

competición

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Índice:

Pag.

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

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

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

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

Principio de sobrealimentación........................................................ 27

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

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

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Diferencia entre motores de calle y de

competición

Un motor concebido para el mundo de la competición posee

sutiles diferencias respecto al motor de un utilitario. Es evidente

que un vehículo comercial debe tener un motor con unas

características muy especificas, debe mover con fluidez todo el

chasis, consumir combustible dentro de unos márgenes lógicos en

función de su potencia, y por

supuesto una vida y fiabilidad

lo mas larga posible. Este

ultima premisa es tal vez el

mayor condicionante.

Para que un motor sea

fiable debe ser a nivel interno

muy equilibrado, no puede

poseer vibraciones internas por desfases en los procesos de

combustión y para ello las piezas móviles no pueden sufrir

desgastes que hagan variar con el tiempo su equilibrio, y por

supuesto su diseño, fabricación y montaje deben ser de altísima

calidad y precisión. Si lo pensamos bien, cualquier motor V6 de

3000 cc que existe en el mercado automovilístico ronda entre los

200 y 230 cv, no más, y su par esta entorno a 28-31 mkg con un

régimen de giro máximo de 6500

r.p.m. en el momento de corte de

inyección. Su peso ronda entre 165 y

180 kg. y su consumo medio esta

entorno a los 12 litros cada 100 km.,

alcanzando como consumo umbral

entorno a unos 25 litros en

conducción deportiva. Este tipo de

motor se monta en berlinas de mas

de 4,5 metros de longitud y con un

peso de mas de 1500kg como norma general. Puede mover sin 4

problemas a cualquier carrocería a mas de 230 km./h y acelerar

de 0 a 100km/h entorno a 8 segundos.

Sin duda es una mecánica mas que interesante para un

sector del mercado donde por norma general suele ser la

mecánica más enérgica para marcas como Renault, Citroen,

Peugeot, etc... y que suele dar un resultado mas que

satisfactorio. Pero cuando hablamos de carreras de coches y en

especial de Formula 1 hay que pensar sobre todo que las carreras

duran 305 Km y se necesita toda la potencia posible respecto al

rendimiento ideal de la mecánica que ofrece el reglamento con un

consumo mínimo.

Reglamento de la F1

ARTICULO 5 : MOTOR 5.1 Especificaciones del motor :

5.1.1) Sólo se permiten motores de 4 tiempos de pistones

alternativos.

5.1.2) La capacidad del motor no excederá los 3000 cc.

5.1.3) La sobrealimentación está prohibida.

5.1.4) Todos los motores tendrán 10 cilindros y su sección normal

será circular.

5.1.5) Los motores tendrán un máximo de 5 válvulas por cilindro

Al estar acotado inferiormente el peso de un monoplaza con

piloto (4.1 Peso mínimo : El peso mínimo del vehículo no será

menor de 600 kg. ), es obvio que los fabricantes deben construir

un coche en esa cifra.

Por ello es fundamental construir un motor ligero al ser uno

de los elementos mas pesados del conjunto. Realmente, un motor

de f1 multiplica por 3 el régimen de giro de un motor de calle, 5

multiplica por 4 su potencia, y la vida media pasa de 250.000 Km

a 450 Km.

Para alcanzar unas

buenas aceleraciones es muy

importante usar marchas muy

cortas, pero por otro lado es

muy importante alcanzar una

buena velocidad punta luego

también se necesita poder

subir de vueltas lo mas alto

posible. Las relaciones de las

caja de cambio de un coche convencional dejan como desarrollo

final 5ª o 6ª velocidad entorno a 36-41 Km/h por cada 1000

r.p.m. , mientras que en un f1 la marcha mas larga esta entorno a

16,5-20,5 Km/h cada 1000 r.p.m. lo que le asegura alcanzar

velocidades entre 300 y 360 Km/h cuando se gira a unas 18.000

r.p.m. Luego en función de la aerodinámica y el par motor, la

aceleración y la punta será mayor o menor. Para que un motor

gire más rápido basta con poner mas cilindros. Para una misma

cilindrada el simple hecho de pasar de 6 a 10 cilindros, hace que

la carrera de cada pistón(recorrido máximo del pistón en un ciclo

entero de combustión) sea mas corta, luego la biela es mas corta,

más pequeña en líneas generales y mas ligera. Es lógico que se

moverá por tanto mas rápido. También podemos modificar las

cotas estructurales. Podemos recortar la carrera del pistón, y

aumentar el diámetro del cilindro para mantener la cilindrada,

consiguiendo que la velocidad angular del cigüeñal de nuevo

aumente.

Si a esto le unimos que podemos usar materiales cerámicos

que son hasta un 70% más ligeros que el acero e incluso con un

menor coeficiente de rozamiento, todo hace que el pistón en

líneas generales sea aun más rápido. Luego, sencillamente,

haciendo las piezas más pequeñas, más ligeras y menos

resistentes conseguimos mas velocidad de giro. No debemos 6

olvidar que un motor esta formado por un montón de piezas

móviles. A excepción del cigüeñal, que tiene que ser de acero o de

fundición debido al reglamento todas las piezas se pueden

aligerar y se pueden eliminar muchos rozamientos, luego, de

nuevo tenemos una mejora en la velocidad de giro. Luego

mientras se encuentren cada vez mejores materiales, siempre se

podrá mejorar el régimen de giro. Lo anterior era mas o menos un

pequeño matiz estructural básico, pero no el mas importante.

Cuanto más rápido gire el motor más fácil será que aparezcan

vibraciones. Estas vibraciones son debidas a que no todas las

piezas son perfectas.

Matemáticamente todo es medible y calculable. Pero cuando

trabajamos sobre el papel es muy difícil encontrar una precisión

perfecta. Hay que tener en cuenta que los motores de los

automóviles de calle necesitan un rodaje de motor de dos o tres

mil kilómetros para que todo se ajuste y se amolde. Si se diseña

adecuadamente y se estudia el comportamiento del proceso de

combustión, 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 combustión, la energía

interna de la mezcla combustible se transforma y mueve el pistón

trasmitiendo el movimiento al giro del cigüeñal, este a la

transmisión, para mas tarde mediante un diferencial pasar un

giro de un eje longitudinal al eje transversal de las ruedas. Para

el aprovechamiento de la energía en cualquier explosión dentro

de la cámara de combustión es necesario que se den unas

condiciones idóneas de presión, temperatura, estequiometría de

la mezcla y sobre la miscibilidad de la misma. Cuanto mas rápido

vaya el motor, mas rápida debe ser la explosión, mas rápido

deben abrirse y cerrarse las válvulas de admisión y mas rápido

deben abrirse y cerrarse las válvulas 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 es

armónico, se dan ligeros desfases, que se aprecian como 7

vibraciones que se trasmiten al exterior. Los rozamientos se

incrementan con la velocidad, la energía cinética aumenta, la

temperatura aumenta, se modifican las condiciones de la cámara

de combustión, etc. Es decir que cuanto mas rápido gira el motor

todo se complica mas y mas. En ese movimiento armónico del

motor, con todos los cilindros moviéndose de dos en dos con una

misma fase hay momentos más precisos que otros. Cuando al

cigüeñal se trasmite mediante las bielas y el pistón el par

máximo, eso significa que la combustión a sido la más cercana a la

ideal, es decir, se ha aprovechado lo máximo posible el

combustible utilizado con un rendimiento máximo y además las

condiciones de rozamiento y la facilidad de movilidad de las

piezas han sido las mas adecuadas. Es decir, la entrada de aire y

combustible mediante la apertura y cierre de las válvulas y la

inyección (hoy por hoy directa), su compresión hasta unas

condiciones de presión y temperatura idóneas, la explosión, y la

apertura y cierre de válvulas

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