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.
[imgll]https://www.f1aldia.com/photos/10100/10129/001_small.jpg[/imgll]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.