¿Sueño o realidad?

10/12/2011 20 comentarios →

por Juan en Destacados, Técnica

¿Sueño o realidad?

Imagínate que llegas al trabajo, vas directamente a la máquina de café y te llevas el vaso hasta tu ordenador. Lo remueves mientras arranca el ordenador, abres tu correo electrónico y descubres que has recibido un e-mail de tu jefe bien pasadas las 12 de la noche, con todas las letras del asunto en mayúsculas, y que está a punto de provocar una subida de adrenalina capaz de hacerte olvidar lo mucho que necesitabas ese café y ahorrarte los del resto del mes.

“Querido Mr. X, hemos empezado con un nuevo proyecto en la marca. Durante las próximas semanas tenemos un reto muy importante. Tenemos luz verde para lanzar nuestro próximo coche y sus características serán las siguientes:

0-100 km/h: Menos de 4 segundos
0-160 km/h: Menos de 7 segundos
Velocidad máxima: Más de 320 km/h
Peso: Menos de 1500kg.
Coeficiente aerodinámico: Menos de 0,4
Relación peso/potencia: Menos de 2,3 Kg/cV
Operatividad medioambiental: de -15ºC a +50ºC

Como jefe del departamento de motores, necesitamos que comiences las simulaciones para el desarrollo del motor de cara a su viabilidad y producción. Ya se fijado las siguientes características:

Potencia: Más de 700cV
Par motor: Más de 700Nm
Especificación: V12 atmosférico
Instalación: Lo más bajo posible
Utilización: Tan extremo como sea posible pero correcto para un coche de calle. Su autonomía deberá ser superior a 450km.
Otros: Deberá tener el mejor sonido de la marca

¿Sueño o realidad?

Por supuesto en estos tiempos que corren lo lógico pensar que sea una historia de ficción patrocinada por un loco de 8000vueltas. Lo lógico sería imaginar un email con cualquiera de las siguientes frases: “tenemos que bajar nuestras cifras de CO₂ cueste lo que cueste” o “se acabaron los 8 cilindros, pensemos en soluciones para mejorar nuestros turbos” o “nuestro próximo paso adelante será convertir en híbrido a nuestro deportivo, bajando de cilindrada al motor y ayudarlo añadiendo un motor eléctrico”

Sin embargo, continuemos con nuestro sueño.

Empezamos nuestro proyecto analizando dicho e-mail. Intentando desviarnos de las cifras mareantes de potencia, velocidad y aceleración, nos fijamos en que no se habla de presupuesto, el proyecto debe ser tremendamente importante entonces, pero vamos más allá. Entre líneas nos han puesto unos objetivos superables, leemos muchos “más de” y “menos de”. Uno, no querían poner cifras inalcanzables para que luego se diera como solución un motor biturbo como le pasó a Jaguar con su XJ220, y dos, quieren un equipo de desarrollo motivado, que no pare de evolucionar una vez alcanzado ese objetivo.

La base es importante. En estos proyectos, es fácil que al principio todo sea muy bonito, y que cuando esté todo por el camino correcto, una decisión económica a la baja lo arruine todo. Vamos a empezar gastando poco. En lugar de desarrollar un motor completamente nuevo, partiremos de un V12 que tengamos. Bien, estamos lejos de las cifras que queremos alcanzar, pero empezamos sin gastos, parece lo correcto. Y ahora, ¿cómo lo desarrollamos? Somos una marca sin tabús, y nadie dirá nada si nos asociamos con un equipo de renombre. Buscaremos en la competición, que hasta nos puede dar cierto tirón de confianza frente al público ayudar en el marketing. ¿Qué tal un equipo que hace motores en F1? Nos ayudó hace poco a diseñar la culata para uno de nuestros modelos…

Bien, tenemos nuestro V12, tenemos una buena base de datos y sabemos que tiene potencial. Da igual que tengas la mejor tecnología de diseño, porque un gran equipo siempre te dará la experiencia necesaria. Tenemos el equipo preparado, empecemos a hacer cálculos. Con unos números rápidos vemos que necesitamos pasar de 6 litros de cilindrada a algo más de 7, aumentando diámetro y carrera de los pistones, y el equipo colaborador “exige” un cárter seco y sistema de alimentación de su experiencia en F1 y admisión de entrada variable. No diremos que no.

En todas las decisiones de diseño vamos a establecer este orden de prioridades: impacto en las prestaciones, fricción, instalación en el vehículo, peso, estética, repercusiones en las emisiones y coste. A lo largo del desarrollo ya nos dirán si el coste debe de priorizarse más, de momento, lo dejamos ahí mientras nos dejen.

Según nuestro colaborador, el sistema de admisión es esencial para conseguir los números que queremos, por lo que necesitamos centrarnos en ello, con cierta libertad de espacios y colocación. Quizás esto nos descuadre con el diseño que tenemos en la marca para otras piezas, pero debemos hacerles caso. Nuestro coche tendrá un sistema de admisión diseñado para un funcionamiento ideal a 7500 vueltas.

Para el diseño de las válvulas de 12mm de entrada y las de 11mm de escape se prioriza el peso y la poca fricción a alto régimen, desechando el sistema de actuación típico a pesar de que la menor fricción a regímenes bajos mejore el consumo. El volumen del colector de admisión lo diseñaremos para maximizar la corriente de aire alrededor de las trompetas de admisión. Esto hace que tengamos una estructura más grande, pero recurriremos a una caja de fibra de carbono de 4 cuerpos, dos en cada bancada y colocadas simétricamente. ¿La marca quiere que sea el coche sea el que mejor suene de su historia? Será un escándalo de admisión.

El aluminio tiene resonancia en un rango de sonido no deseado, por eso la fibra de carbono es mejor para conseguir el mejor tono, pero no sólo eso, porque como queremos que sea algo especial en la marca así conseguiremos que el sonido nos rodee venga por igual de la parte delantera a la trasera, y no un 80% del escape y un 20% del motor, como tenemos en todos nuestros modelos.

El bloque motor debemos modificarlo para adecuarlo a las nuevas cotas de diámetro y carrera, manteniendo en la medida de lo posible el proceso de fabricación, pero mejorándolo para conseguir mejor resistencia a la fatiga, menor peso, mejora en su refrigeración y resistencia a golpes. El cigüeñal del V12 base lo vamos a desechar y en lugar uno de 8 contrapesos lo vamos a hacer de 12. El cigüeñal será una pieza básica, una parte importante del peso del motor pero el nuevo diseño reducirá unos importantes 1,4 Kg y a minimizar la altura del motor.

También desecharemos las bielas guiadas por cigüeñal, sino que las haremos guiadas por pistón, reduciremos la masa de conexión de la biela y nos dará una ganancia de 1,2% en potencia. Hablando de cifras por encima de 700cV, nos merece la pena. Los pistones evidentemente deben de ser nuevos. Aquí nuestros socios tienen toda la experiencia del mundo, y desarrollan un pistón 24g más ligero que en nuestro motor de 6 litros. Son 288g de ahorro en total.

La lubricación debe de ser por cárter seco y a pesar de que su diseño es el más condicionado de todo el motor debido a que ha sufrido por la prioridad de diseño en la admisión, conseguimos realizarlo bajando 100mm el motor respecto al resto de modelos, y con ello dejar un espacio libre de 16,5mm al capó. Tampoco aumentaremos la capacidad de aceite total. Reto más que conseguido, no queríamos un capó a lo Hot-Rod.

En el escape debemos lucirnos, porque tenemos por delante un diseño nuevo. Hemos dicho que el motor está 100mm más bajo, ya no nos vale el que teníamos antes. Ahora, el motor está tan bajo que no podremos pasar por debajo del habitáculo sino que lo haremos siguiendo las puertas. En su estudio valoraremos un colector de escape pensado para las prestaciones sin embargo aquí entenderemos y aceptaremos un escape enfocado a que las emisiones no se disparen, ya que también tenemos que pasar la Euro 5. Sin embargo aceptarlo nos servirá para permitirnos un lujo, y la marca nos dejará introducir una salida de escape variable y de un material muy especial. Sí, variable como las turbinas de los cazas.

Es Realidad

Señores y señoras, lo que os acabamos de mostrar es la historia del nacimiento del motor del Aston Martin One-77. Detallándolo un poco mejor, Aston Martin se asoció con Cosworth, que ya había trabajado con ellos diseñando la culata del Vanquish S. Desarrollaron el V12 del DBS y V12 Vantage, aumentando la cilindrada de 5935cc a 7312cc, incrementando el diámetro de los pistones de 89 a 94mm y la carrera de 79,5 a 87,8mm, llevando el V12 de 7300 a 7750 vueltas.

Como la admisión es de fibra de carbono, puedes olvidarte de experimentar el sonido del One-77 con el típico vídeo en parado de YouTube, sino que para conocerlo verdaderamente tendrás que esperar a escucharlo en movimiento. Hacerlo desde el interior sería lo ideal, pero eso ya será más complicado. Tan centrado ha estado el diseño del coche en esta admisión que hasta hace de elemento estructural ante choques y ayuda en el soporte del guardabarros delantero.

El escape está fabricado en Inconel, nombre comercial de una superaleación de base níquel-cromo, superligero y muy resistente a las altas temperaturas, con un grosor de 0,9mm y capaz de variar su diámetro de salida hasta los 70mm, para mejorar así el sonido del Aston. Esta solución había sido estudiada en otros modelos sin resultado, pero dadas las distintas características del motor y del escape, sí han funcionado en el One-77.