Del botón mágico, un quemador de aceite y de Mercedes a las dificultades de Honda, por Raymond Blancafort
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Publicado el 07 May 2017
Del botón mágico, un quemador de aceite y de Mercedes a las dificultades de Honda, por Raymond Blancafort
Por Raymond Blancafort (@rblancafort).
La FIA ha hablado con claridad: no se permite quemar aceite para ganar potencia. Es más, para el próximo año se obligará a que el tipo de aceite usado en calificación y carrera sea el mismo y se comprobará el consumo del mismo
La FIA ha hablado con claridad: no se permite quemar aceite para ganar potencia. Es más, para el próximo año se obligará a que el tipo de aceite usado en calificación y carrera sea el mismo y se comprobará el consumo del mismo.
Todo porque esto, lo de quemar aceite del motor, parece es el truco usado por Mercedes, el famoso ‘botón mágico’ que utilizan/utilizaban Lewis Hamilton, Nico Rosberg y ahora Valtteri Bottas en la calificación para distanciar a todos los rivales y asegurar la primera fila para las flechas de plata, al menos cuando la ocasión lo requería. Y quizás incluso en algún instante de carrera.
Todo ello motivó a los ingenieros de Red Bull a elevar una pregunta a la FIA sobre el particular, convencidos de que este era el truco usado por Mercedes para conseguir unos CV extra. Ya se sabe, en cuestiones de matiz técnico no se reclama, sino que se pregunta ‘inocentemente’ a Charlie Whiting, así como quien no quiere la cosa.
Lo que puso la mosca tras la oreja a los técnicos del toro rojo fue el conocer que el consumo de aceite de los Mercedes -al menos de los oficiales- fuera muy superior al normal, de 3 a 5 kg.
Nada ha estado probado, ni nadie sabe exactamente como podría funcionar el sistema. A priori, el botón permitiría que una cierta porción de aceite en estado de vaporización sería redirigida vía conducto de admisión a los cilindros. El aceite llevaría algunos compuestos o aditivos que mejorarían la combustión, quizás propiciando una mayor rapidez del frente de llama y también tendrán poder antidetonante.
LA CLAVE, AUMENTAR LA PRESIÓN INTERNA
La raíz de la cuestión es, sin embargo, de sobras conocida: aumentar la presión ejercida por los gases del cilindro, procedan de la combustión o no, sobre el pistón. Estos gases son, a priori, los productos de la combustión pero también el Nitrógeno existente en el aire,un 78% frente a las 21% de oxígeno y un 1% de otros gases.
De hecho, la combustión en sí misma es sólo el camino para lograr ese aumento de la presión interna en los cilindros, que actúa sobre los pistones. Y como esta expansión tiene que ver con el calor producido lo ideal es poder quemar la mayor cantidad de combustible posible.
Los problemas para lograrlo son variados, peor los resumiríamos en dos: poner en el cilindro la cantidad de aire suficiente y conseguir una combustión muy rápida y eficaz; el mayor calor posible para obligar a los gases a expandirse. Y después, impedir la pérdida de calor a través de las paredes de los cilindros.
Para lo primero, el aire fresco, el turbo es una solución clara frente a las limitaciones de la admisión atmosférica o las de un compresor volumétrico.
Para lo segundo se han estudiado diversas fórmulas: doble encendido, forma de la cámara de combustión para lograr mezclas ideales, turbulencias en la cámara, etc, y también trabajando con el combustible.
Cuando no hay limitaciones en el consumo, la solución podría ser inyectar más combustible del necesario, una mezcla rica. El combustible no quemado se vaporiza y ejerce presión a la vez que ayuda a disminuir el calor interno del cilindro.
Cuando no había limitaciones en la composición de la gasolina se buscaron gasolinas pesadas, con más carbono, y oxigenadas, para tener un aporte extra
DOS MILISEGUNDOS PARA LA COMBUSTIÓN COMPLETA
Con limitaciones de consumo todo cambia. Hay que conseguir la combustión completa de todo el combustible que se inyecta, cada gramo cuenta. Y eso no es fácil cuando el motor gira a 15.000 rpm, régimen máximo tolerado.
Ese régimen implica 7.500 explosiones por minuto en cada cilindro, es decir, 125 explosiones por segundo o, si lo prefieren, una explosión cada 8 milisegundos. Pero como entre explosión y explosión hay los periodos de escape, admisión y compresión, todo ello implica que la combustión debe efectuarse en sólo 2 milisegundos.
Durante años se han ideado muchos ‘trucos’ para conseguir paliar los efectos de una combustión incompleta. El proceso global podríamos desglosarlo en dos. El primero, la combustión propiamente dicha, que produce gases y calor. otro el de la expansión de estos gases por efecto del calor generado. Así, el nitrógeno del aire, así como otros componentes, por efecto de la temperatura, se expanden y al no poder aumentar de volumen aumentan la presión.
LA PRESIÓN INTERNA
De lo que se trata, por tanto, es de conseguir la máxima cantidad de gases, cuya expansión someta a gran fuerza el pistón
Un detalle básico de física/química, un simple apunte para saber de que va el tema. Un ‘mol’ de gas a temperatura y presiones ‘normales’ ocupa 22,4 litros. Es decir, en el caso del CO2, un mol equivale a 44 gramos de CO2.
Presión, volumen y temperatura son las claves de la combustión. La ley de los gases perfectos nos dice que PV = kT. O sea que si aumenta la temperatura deben aumentar presión o volumen. Como en un motor, el volumen del cilindro, aunque varía según la posición del pistón en su carrera, es limitado, la presión interior debe aumentar.
En la combustión, la temperatura aumenta de forma espectacular. Una parte de este calor se pierde a través de las paredes de culata y cilindro. Y como el volumen final del cilindro está limitado, la presión que los gases ejercen sobre el pistón es muy fuerte… y esta es la que nos da la fuerza que transformamos en potencia.
De lo que se trata, por tanto, es de conseguir la máxima cantidad de gases, cuya expansión someta a gran fuerza el pistón.
Por eso se han ideado diversos sistemas para aumentar la potencia. Por ejemplo, si introducimos mucho aire en el motor, gracias a un turbo, este exceso de aire calentado a 800 o 1000 grados hace aumentar de forma espectacular la presión.
Pero puede que al poner aire en exceso se nos cree una mezcla pobre que no favorezca la velocidad de la llama. Así que se han idea otros sistemas para conseguir este efecto. Uno de ellos fue la inyección de agua en el cilindro, usada por Volvo hace unos años en el Mundial de Turismos, y finalmente prohibida; la ventaja de ello es que al vaporizar el agua en parte se refrigera el cilindro y pistón y hace que se pierde menos calor por las paredes. Otro podría ser la inyección de aceite vaporizado, que además podría quemar y aumentar la temperatura interna del cilindro; es el caso que se pre-imputa a Mercedes.
DIESELOTTO, LA RESPUESTA
En cualquier caso, en todos los supuestos hay que evitar la detonación, es decir la inflamación puntual de la mezcla en un momento y punto no apropiado que dañe el motor, preferentemente los pistones o válvulas.
Los ingenieros de Mercedes lo entendieron así al idear el DiesOtto, un motor que funciona a gasolina, pero cuya ignición puede ser por chispa de bujía (motor Otto a gasolina) o por compresión (como los diesel), incluso por una mezcla de los dos. De eso ya hablamos hace justo un año (La F1 apuesta por el ciclo diesel, https://tecnicaformula1.com/la-f1-apuesta-motor-diesel/).
Es la tecnología que, de alguna forma, siguen todos los motoristas. Y que no es sencilla, porque requiere gran precisión so pena de que se produzca la detonación.
Quizás estas pinceladas básicas ayuden a comprender las dificultades que tiene Honda para conseguir los niveles de potencia y fiabilidad de sus adversarios en la actual F1.