Los turbos y los motores de F1

Por Enzo Nuvolari

Cabe recordar la etapa de vigencia de los turbos dobles en los motores de F1. De la década del '70, la aplicación impulsada en parte por la firma francesa Renault.

Después de casi tres décadas, sin duda el turbocompresor de serie, y de uso en autos deportivos y de competición, experimentó un importante desarrollo en todo sentido.

Tanto los turbos usados en motores de carrera, de ciclo Otto de nafta/gasolina, como de ciclo Diesel, evolucionaron en los siguientes puntos: - Diseño - Turbomaching o adaptación a cada motor. - Materiales. - Investigación y desarrollo. - Procesos de fabricación



Es lógico pensar que un turbocompresor construido para ser montado en un motor de alto rendimiento, del tipo de formula 1, tiene muchas diferencias con un turbo diseñado y fabricado en serie. Como experiencia, se sabe que en la F1, uno de los peores enemigos es el peso.

Teniendo en cuenta, el parámetro del fuerte caudal de aire necesario que debe ser elevado de presión y las búsquedas de mayores rendimientos a lograr, en el estudio y el concepto del turbo es fundamental la condición del peso. Cabe destacar los riesgos que existen para la integridad mecánica y térmica de los componentes, ya que la temperatura a la entrada de la turbina llega a superar los 1.100 grados C.



La firma Americana Garrett, en la década del '70, era la proveedora de turbos de los motores V6 de 1.500 cm3 de Renault, Ferrari y Ford, fabricando turbocompresores de "competición" con una vida útil de no más de 4 horas, y turbos para la "clasificación" fabricados para durar un máximo de 90 minutos, ya que se utilizaban a una presión máxima de 5 bares absolutos.



El turbo Garrett que fuera usado con los motores V6 Renault, fue alivianado en el cárter de la turbina, que poseia paredes muy finas en acero moldeado en una aleación de niquel-cromo, y un cárter del compressor construido en una aleación de magnesio.



El rotor de la turbina, está fundido en una aleación metálica especial, con un gran contenido de niquel, y el rotor del compressor utiliza una aleación de aluminio — derivado de la parte aeroespacial — que es total y completamente mecanizado, con máquinas herramientas con commando computarizado de 5 ejes, a partir de un tocho de aluminio forjado.



Este proceso fue realizado por cuestiones de disminución de peso y de inercia (álabes del rotor más finos), y de resistencia, esto se da, bajo el efecto de la presión y de la temperatura reinantes, pero en especial por la velocidad alcanzada de 200.000 rpm., el material se reparte sobre una circunferencia de 50 mm. de diámetro, y experimenta aceleraciones centrifugas G muy elevadas. Un gramo de material ubicado en esa situación, es sometido a una fuerza de inercia centrífuga de más de una tonelada.



Esta limitación de las deformaciones contribuye a reducir los huelgos o los juegos entre el rotor y el cárter, y a mejorar el rendimiento del compresor. En aquella época, no existía un óptimo enfriamiento del turbocompresor por medio del líquido del circuito, respecto al cárter central, es decir este sistema no era muy desarrollado, ya que le permitía a los diseñadores del turbo concentrarlo más compacto y más liviano. En el Garrett de F1 del V6 Renault 1.500, un chorro de aire derivado de la salida del compressor, ayuda al enfriamiento del tabique interno lado compressor.

El carter de la turbina está fijo al collector de escape por una simple abrazadera, por supuesto bien estudiada y no por una gran brida como en los turbos fabricados en la fricción, que es proporcional al apoyo denominados "fluidos". Cabe señalar que para limitar mejor de los dos rotores se guía sobre serie tanto que un tope hidráulico asegura el posicionamiento axial. De esta forma se garantiza una mayor evacuación del calor, y se reparte mejor el desgaste.



El aceite de lubricación (especifico de calidad superior), derivado del circuito del motor, a máxima velocidad, sale del turbo a una temperatura de 120 grados C. en forma aproximada y posee una forma pastosa, por lo tanto necesita una gran sección en el orificio de salida del aceite en el cárter central.

Cuando el motor se detiene, sobre todo si funcionó a máxima potencia, la temperatura del turbo cae entre los 300 y 400 grados C. y se da una transferencia de calor de la turbina al cárter central.