La sobrealimentación en los circuitos, parte 1

Hoy comenzamos un nuevo artículo monográfico de técnica: La sobrealimentación en los circuitos. Un repaso histórico de las máquinas que se impusieron en las diversas competiciones a lo largo de los años con ayuda de la compresión. Una aventura apasionante donde la potencia era el objetivo, a cualquier precio. Culminando en la maravillosa época de los F1 Turbo (y en paralelo de los Grupo B, pero eso ya es otra historia…) De nuevo de la mano de nuestro amigo y colaborador Juan Lasheras os traemos un artículo cargado de datos, y además de historia de la competición. Esperamos que os guste.

Delarosa

A lo largo de la historia de la competición hemos podido asistir al nacimiento de infinidad inventos, ideas, combinaciones y configuraciones mecánicas, pero todas han ido siempre en búsqueda del mismo objetivo: sacar hasta el último caballo de cada centímetro cúbico disponible en el motor.

Conociendo la expresión que determina la potencia entregada por un motor

Ne = pme x Vt x n

Podemos determinar que existen tres caminos fundamentales para aumentar la potencia:

  • Aumentar el régimen de giro del motor (n)

  • Aumentar la cilindrada total del motor (Vt)

  • Aumentar la presión media efectiva (pme), ésto se puede conseguir comprimiendo el aire en la admisión antes de que entre en el cilindro, con lo que obtenemos un motor sobrealimentado.

En un motor atmosférico con los colectores de admisión y escape bien sincronizados podemos obtener un rendimiento volumétrico superior a la unidad, en torno a 1,15, en el punto óptimo de funcionamiento. En un motor turbo de carreras se puede llegar a 4, 5 e incluso más.

Para sobrealimentar motores de carreras se han utilizado dos tipos de compresores, los accionados de forma mecánica (principalmente volumétricos) y los que aprovechan la energía de los gases de escape (centrífugos).

Los compresores centrífugos se conocen desde que en 1905 Alfred Buchi lo patentara, aunque el primero en montarlo sobre un motor alternativo fue Rudolf Diesel, aun así no fueron utilizados en competición hasta la década de los 60 en Estados Unidos, dónde las carreras tipo Indy, de circuitos ovales, en las que se circula prácticamente todo el tiempo a tope de vueltas y a máxima carga permitían al turbo trabajar en la “zona buena”, por encima de los 4/5 del régimen máximo del motor.

Los orígenes del compresor volumétrico datan de 1902 cuando Louis Renault patentó un mecanismo que soplaba aire a través del carburador, en 1908, de la mano de los americanos Lee Chadwick y John Nichols nacía el primer motor con compresor de la historia, una correa plana en el volante de inercia hacía girar un compresor a 9 veces la velocidad del cigüeñal. El coche ganó su primera carrera. El camino de la sobrealimentación estaba abierto.

En Europa, de la mano de los mejores cerebros de la automoción como Sizaire o Marc Birkigt (Hispano-Suiza) nacían ideas revolucionarias para comprimir la mezcla. La Primera Guerra Mundial puso fin a estas empresas, sin embargo, este mismo acontecimiento, por medio de la aviación, hizo progresar rápidamente al compresor. Los aviones acusaban fácilmente la disminución de densidad del aire con la altura así que se les acoplaban compresores, no para conseguir más caballos, sino para que su rendimiento fuera constante.

Acabado el conflicto, en Europa, el departamento de carreras de Mercedes bajo las órdenes de un tal Ferdinand Porsche desarrolló un 6 cilindros con compresor volumétrico Roots (aunque al principio fue un Wittig volumétrico) girando a diez mil rpm, prácticamente el doble de velocidad que el cigüeñal. El coche fue inscrito en la Coppa Florio de 1921. Llegó primero, el camino estaba trazado.

Por su parte, Fiat también estaba trabajando con motores sobrealimentados, en este caso con compresores Wittig, su motor 2 litros pasó de aspiración atmosférica y 130 CV a sobrealimentación y 146 CV, es decir un aumento del 12,5%. Sin que el incremento fuera una maravilla, era suficiente para arrasar de las pistas a cualquier rival, la velocidad punta pasó de 180 Km/h a 198 con el Wittig y a 218 cuando este fue sustituido por un Roots.

Por su parte en estados unidos, Duesenberg, tomó el relevo de Chadwick y Nichols pero realizando un gran avance: por vez primera no se forzaba el aire a través del carburador sino que era la mezcla ya carburada la que se comprimía, lo cual incrementaba notablemente la potencia y reducía todos los inconvenientes que supone pasar aire a alta presión por un elemento delicado y con cambios de sección como el carburador.

En menos de un año, todos los motores sobrealimentados de Europa adoptaban esta configuración. En 1926 se limitó la cilindrada a 1500 cc. Como consecuencia se afina aún más con el uso del compresor, se trabaja en torno a 1,5 atmósferas (0,5 atm. de sobrepresión) y se rozan ya los 100 CV/litro, el primer atmosférico en alcanzar esta cifra fue el Ferrari 2.5 F-1 de 1954 que desarrollaba 255CV. Prácticamente 30 años después.

En 1928 da lugar a lo que se conoce como periodo de Fórmula Libre ya que no se impuso restricción alguna en los vehículos de competición. Esto redundó un aumento de la cilindrada, ya que es más sencillo obtener caballos a base de desplazamiento que desarrollando pequeños pero afinadísimos motores de competición sobrealimentados. Se dan así los Mercedes SSKL de 7.6 litros y 40CV/litro o los Maserati 4 litros y 65CV/litro por citar algunos.

En 1933, ante la brutal escalada de potencia y velocidad – en torno a los 250 Km/h- la C.S.I (lo que sería hoy la F.I.A) decidió poner fin a los enormes Alfa, Bugatti, Mercedes y Maserati de fórmula libre; 750 Kg en vacío y una anchura máxima de caja de 85 cm. eran las nuevas reglas del juego. Meter un seis litros y más de 300 CV en ese espacio requería poco menos que un milagro así que el compresor rugía de nuevo en los circuitos, soplando esta vez a 2 atmósferas, lo cual permitía teóricamente, si no tenemos en cuenta las perdidas por fricción y temperatura de los gases de admisión, doblar la potencia.

M1 Procar y BMW LMR V12 en la BMW World Final

R8: ahora sí, en la carretera

Le mans

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11 comentarios en “La sobrealimentación en los circuitos, parte 1”

  • drunken_clam

    28 de agosto de 2008 a las 22:20

    Una introducción breve, pero el artículo promete y muuuy mucho. Muy interesante, y más que la parte de motores turbo en la F1 (que a fin de cuentas siempre ha sido un circo y no una competición de verdadera técnica) estoy esperando la relativa al Grupo B de rallies. Aquellos si eran motores de verdad…

    PD: Como apunte, el nuevo RS5 vendrá con un 4.2 TFSI… biturbo =D (no se sabe aún si twin-turbo como el RS6 o biturbo en serie/cascada como el TT-RS). Vuelta a la era de la turbocompresión, vuelta a la fiebre del molinillo ;).

  • Juan Lasheras

    29 de agosto de 2008 a las 00:21

    Esperemos que mas que molinillos sean helices de barco, siempre me han encantado los motores turboalimentados que de no ser por el corte de encendido acabarían consigo mismos…¿doctor, estaré loco? :)

    salu2

  • Jonatan

    29 de agosto de 2008 a las 15:23

    Cómo promete esto, como me gustan los turbos. Hará un mes me compré un libro “Técnicas de sobrealimentación” y me lo leí en nada jejeje. Ánimo y seguir así :)

  • Raven

    29 de agosto de 2008 a las 17:47

    Comienza bien el articulo, tengo un 5 cilindros 2.5 Turbo y como la patada de un turbo a 1,2 bares(que es poco) que se quite un atmosferico XD

    saludos

  • VeyronDB9

    1 de septiembre de 2008 a las 08:46

    Como siempre, geniales.

    A la espera de más artículos para seguir aumentando conocimientos :)

  • Elite

    1 de septiembre de 2008 a las 16:27

    Muy buena introducion a este tema tan interesante del turbo en los coches, buscando un poco en la red, he encontrado unos buenos articulos.

    Mirar aqui

    http://www.mecanicavirtual.org/turbo.htm

  • BitterV10

    2 de septiembre de 2008 a las 18:55

    Motores turbo… ya solo el nombre hace que se me caiga la baba

    (recuerdese a Homer Simpson)

    TUUURBOOOO…. arffgghhhaaaa…

  • hosoh

    2 de septiembre de 2008 a las 23:31

    Siempre me han interesado los motores turbo, me parece un tema muy apasionante. Estoy deseando leer más, ahora tengo la miel en los labios. De todas formas una cuestión, ¿tratareis el tema desde el punto de vista general o especificando motores diesel/gasolina?. Supongo que aunque la idea sea la misma, en realidad será muy diferente.

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