Motor y   Transmisión

Los engranajes son elementos imprescindibles tanto en el motor, como en la transmisión

El apartado de Motor y Transmisión abarca las siguientes lecciones:

                       1.2.1.     Básicos del Motor

                       1.2.2.     Básicos de la Transmisión

                       1.2.3.     Funcionamiento del Motor de un F1

                       1.2.4.     Sistema de refrigeración de un Motor   de F1

                       1.2.5.     Potencia y Par Motor

                       1.2.6.     Mapa Motor

                       1.2.7.     Motor Turbo

                       1.2.8.     El Embrague

                       1.2.9.     El Diferencial

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Básicos del   Motor

Motor de F1 desmontado completamente

El motor de un Fórmula 1 es la parte más compleja de la Fórmula 1 actual (con permiso de la aerodinámica). Consiste de unas 5.000 partes de las cuales 1.500 son elementos móviles. Cuando todos esos elementos son montados, después de un par de semanas de trabajo de relojero, pueden producir alrededor de 800 caballos de potencia y alcanzar las 20.000 revoluciones (antes de que fueran limitados podían producir alrededor de 1000 hp). En sus máximas prestaciones, un motor actual de 8V consume alrededor de 50 litros a los 100 km de carrera.

Mientras los constructores desarrollaban mejores y más fiables motores, las revisiones de las normas de 2006 introdujeron la congelación de los motores al final de la temporada

2007 por tal de cortar costes de desarrollo que a la FIA le parecieron necesarios. De este modo se les privó a los equipos de la ganancia media de unos 25 hp por temporada y adicionalmente se limitaron el número de revoluciones a 19.000 por minuto. En la actualidad, todos los motores de Fórmula 1 son capaces de producir alrededor de 720 hp en 8 cilindros en una distribución en V de 90° limitados a 19.000 rpm.

Motor Renault de F1

Los motores están construidos sobre una base de aleación de aluminio, debido a la combinación de su relativa ligereza y elevada resistencia. Otros materiales más avanzados (materiales compuestos, súper aleaciones) seguramente podrían ofrecer más ligereza, pero para limitar costes, la FIA ha prohibido los materiales no ferrosos.

Los motores producen alrededor de 1.750 kw por minuto, tal cantidad de calor debe ser expulsada del monoplaza de alguna manera, normalmente se libera a la atmósfera a través de los radiadores y el escape que puede alcanzar temperaturas de hasta 550°C. Consumen unos 75 litros los 100 km. No obstante un motor de Fórmula 1 es un 20% más eficiente que el de un utilitario.

Todos los monoplazas tienen el motor situado entre el piloto y el eje trasero. Los motores son una parte del coche que debe soportar grandes esfuerzos, y este forma parte del soporte estructural del coche; está soldado a la cabina del piloto en su parte posterior, a la transmisión y a las suspensiones traseras.

Esquema de la parte trasera descubierta del Renault R25

Las figuras anteriores muestran la parte trasera descubierta del Renault R25, coche que fuera campeón del mundo. El elemento (1) es la toma de aire del motor que conduce el aire al motor (2) para que sea mezclado con el combustible en los cilindros. Seguidamente, los paneles planos situados en vertical encima de los sidepods son los radiadores (4). En esta fotografía el radiador está cubierto con una protección, no lo está por supuesto en carrera, este consta de unas rejillas de aluminio que enfrían al refrigerante del motor y al aceite. Su posición puede variar ampliamente según la solución que tome el equipo para diseñar la carcasa de los sidepods. Marcado con un (3) vemos el escape del motor mientras que (5) y (6) señalan la suspensión trasera ajustada a la caja de cambios.

Por lo que se refiere a la fiabilidad y durabilidad del motor, en cada temporada estos tienen que durar un número de grandes premios determinados (según la normativa de dicha temporada), si no es así, el piloto es penalizado acorde con las normas de la FIA.

Básicos de la   Transmisión

Sistema de transmisión completo

La transmisión de cualquier coche se considera todos los engranajes y los sistemas que permiten que el motor proporcione potencia para que las ruedas giren. En la Fórmula 1 es una parte vital del coche (cómo todo el resto de partes del coche), no sólo por la grandísima potencia ofrecida por el motor.

Todos los elementos de la transmisión se juntan en la caja de cambios que está situada en un área crítica del monoplaza tanto por motivos estructurales como aerodinámicos.

Esta fue tratada en anteriores lecciones de manera más básica, y será tratada en posteriores de forma algo más avanzada.

Funcionamiento de un Motor de un   F1

Para empezar, decir que un motor de F1 es un motor de combustión interna de cuatro tiempos, con la diferencia de que en el de F1 los procesos que se llevan a cargo en su interior se realizan mucho más rápido, todo y que el funcionamiento es el mismo que cualquier otro motor de combustión interna de cuatro tiempos. Por ello, a continuación trataremos el funcionamiento de un motor de combustión interna de cuatro tiempos.

¿Qué es un motor de combustión interna?

Esquema del interior de un motor de combustión interna

Un motor de combustión interna es básicamente una máquina que mezcla oxígeno con combustible gasificado. Una vez mezclados íntimamente y confinados en un espacio denominado cámara de combustión, los gases son encendidos para quemarse (combustión).Debido a su diseño, el motor, utiliza el calor generado por la combustión, como energía para producir el movimiento giratorio que conocemos.

Movimiento de un motor de combustión interna con los cilindros en línea

¿Qué es un motor de cuatro tiempos?

Se denomina motor de cuatro tiempos, al motor de combustión interna alternativo tanto de ciclo Otto como Ciclo del diésel, que precisa cuatro, o en ocasiones cinco, carreras del pistón o émbolo (dos vueltas completas del cigüeñal) para completar el ciclo termodinámico de combustión. Estos cuatro tiempos son:

1º Tiempo (Admisión)

2ºTiempo (Compresión)

3ºTiempo (Expansión)

4ºTiempo (Escape)

¿Qué sucede en cada ciclo?

Funcionamiento de un motor de combustión interna

1-Primer tiempo o admisión. En esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.

2-Segundo tiempo o compresión. Al llegar al final de carrera inferior, la válvula de admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempo el cigüeñal da 360º y el árbol de levas da 180º, y además ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es ascendente.

3-Tercer tiempo o explosión. Al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima. En los motores de encendido provocado o de ciclo Otto salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la mezcla, mientras que en los motores diesel, se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se auto inflama por la presión y temperatura existentes en el interior del cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan el pistón. Esta es la única fase en la que se obtiene trabajo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º mientras que el árbol de levas da gira, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.

4 -Cuarto tiempo o escape. En esta fase el pistón empuja, en su movimiento ascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se

abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de 90º.

Los cuatro ciclos de un motor de combustión interna, con la partes de este indicadas

¿De qué partes consta un motor de combustión interna de cuatro tiempos?

A) Válvula de admisión.Válvula idéntica a la de escape, que normalmente se encuentra junto a aquella. Se abre en el momento adecuado para permitir que la mezcla aire-combustible procedente del carburador, penetre en la cámara de combustión del motor para que se efectúe el tiempo de admisión. Hay motores que poseen una sola válvula de admisión por cilindro; sin embargo, los más modernos pueden tener más de una por cada cilindro.

B) Tapa de Valvulas.

C) Conducto de admisión.Es el canale interior que tiene la culata para la entrada de gases. Se distingue de los correspondientes colectores en que están dentro de la culata y, por tanto, tienen paredes siempre metálicas del mismo material que ella (generalmente aluminio). La forma de los conductos determina cómo entran los gases de admisión.

D) Tapa de Cilindros.Cubre el bloque de cilindros (al que va unido mediante tornillos o pernos) por la parte superior, y contiene los conductos por los que entran y salen los gases al motor, las canalizaciones para la circulación de los líquidos refrigerante y lubricante, y además alojan el mecanismo de la distribución. Tanto desde el punto de vista de la fabricación como del diseño, se trata de uno de los elementos más complejos del motor, pues además de lo mencionado, debe soportar elevados esfuerzos térmicos. Para su fabricación se utilizan aleaciones de aluminio, aprovechando su elevada conductividad térmica (evacua muy bien el calor), aunque en los motores más antiguos todavía se pueden ver culatas de fundición.

E) Camara refrigerante.Sólo entre el 20 y el 30 porciento de la energía liberada por el combustible durante el tiempo de explosión en un motor se convierte en energía útil; el otro 70 u 80 porciento restante de la energía liberada se pierde en forma de calor. Las paredes interiores del cilindro o camisa de un motor pueden llegar a alcanzar temperaturas aproximadas a los 800 ºC. Por tanto, todos los motores requieren un sistema de refrigeración que le ayude a disipar ese excedente de calor.

Entre los métodos de enfriamiento más comúnmente utilizados se encuentra el propio aire del medio ambiente o el tiro de aire forzado que se obtiene con la ayuda de un ventilador. Esos métodos de enfriamiento se emplean solamente en motores que desarrollan poca potencia como las motocicletas y vehículos pequeños. Para motores de mayor tamaño el sistema de refrigeración más ampliamente empleado y sobre todo el más eficaz, es el hacer circular agua a presión por el interior del bloque y la culata.

Para extraer a su vez el calor del agua una vez que ha recorrido el interior del motor, se emplea un radiador externo compuesto por tubos y aletas de enfriamiento.. Cuando el agua recorre los tubos del radiador transfiere el calor al medio ambiente ayudado por el aire natural que atraviesa los tubos y el tiro de aire de un ventilador que lo fuerza a pasar a través de esos tubos.

En los coches o vehículos antiguos, las aspas del ventilador del radiador y la bomba que ponía en circulación el agua se movían juntamente con el cigüeñal del motor por medio de una correa de goma, pero en la actualidad se emplean ventiladores con motores eléctricos, que se ponen en funcionamiento automáticamente cuando un termostato que mide los grados de temperatura del agua dentro del sistema de enfriamiento se lo indica. El radiador extrae el calor del agua hasta hacer bajar su temperatura a unos 80 ó 90 grados centígrados, para que el ciclo de enfriamiento del motor pueda continuar.

En los coches modernos el sistema de enfriamiento está constituido por un circuito cerrado, en el que existe un cámara de expansión donde el vapor del agua caliente que sale del motor se enfría y condensa. Esta cámara de expansión sirve también de depósito para poder mantener la circulación del agua fresca por el interior del motor.

En invierno, en aquellos lugares donde la temperatura ambiente desciende por debajo de 0 ºC (32 ºF), es necesario añadir al agua de enfriamiento del motor sustancias “anticongelante” para evitar su congelación, ya que por el efecto de expansión que sufre ésta al congelarse puede llegar a romper los tubos del sistema, o dejar de circular, lo que daría lugar a que el motor se gripara (fundiera).

F) Block de Cilindros.Es la pieza que aloja los cilindros, con los pistones y bielas, y que soporta al cigüeñal. El bloque está cerrado por arriba por la culata (una o varias) y, por debajo, por el cárter inferior o de aceite. Actualmente, todos los bloques que se usan en automóviles de producción (que son a los que no referimos) tienen un solo cigüeñal y ninguno tiene disposición radial o «en estrella».

Según la disposición de los cilindros, puede ser en línea si los ejes de todos los cilindros son paralelos, y hay una culata común para todos los cilindros; en «V» si hay dos filas de cilindros cuyos ejes forman un ángulo, y hay una culata para cada una de ellas; en «V estrecha» si hay dos filas de cilindros cuyos ejes forman un ángulo, y hay una culata común para las dos filas; en «W» si hay más de dos filas de cilindros cuyos ejes forman dos o más ángulos; horizontales opuestos (o «bóxer») si hay dos filas de cilindros cuyos ejes son paralelos, y hay una culata para cada fila.

Según la construcción, puede ser cerrado («closed deck») o abierto («open deck»). En bloque cerrado está hecho de una pieza y sujeta al cigüeñal mediante casquillos de bancada. El bloque abierto está hecho de dos piezas, el bloque de cilindros propiamente dicho por arriba y, por abajo, el cárter superior o cárter del cigüeñal; entre las dos piezas envuelven al cigüeñal. Un motor de cilindros horizontales opuestos es siempre abierto porque cada fila de cilindros está en una parte independiente.

Según el tipo de cilindros, puede ser con camisas intercambiables o sin ellas. Las camisas intercambiables son piezas independientes que se añaden al bloque durante la fundición o la mecanización, para que estén en contacto con los pistones. Si no lleva camisas intercambiables, las paredes del cilindro tienen el tratamiento superficial adecuado para que soporte la fricción con los pistones.

Según el material con el que están construidos, puede ser de hierro (fundición gris o fundición con grafito), de aluminio o de magnesio (reforzado con aluminio).

G) Cárter.Es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que utiliza el motor. Una vez que la bomba de aceite distribuye el lubricante entre los diferentes mecanismos, el sobrante regresa al cárter por gravedad, permitiendo así que el ciclo de lubricación continúe, sin interrupción, durante todo el tiempo que el motor se encuentre funcionando.

H) Aceite de motor.Su función principal es la de lubricar todas las partes móviles del motor, con el fin de disminuir el rozamiento y la fricción entre ellas. De esa forma se evita el excesivo desgaste de las piezas, teniendo en cuenta que el cigüeñal puede llegar a superar las 6 mil revoluciones por minuto.

Como función complementaria el aceite lubricante ayuda también a refrescar los pistones y los cojinetes, así como mantenerlos limpios. Otra de las funciones del lubricante es ayudar a amortiguar los ruidos que produce el motor cuando está funcionando.

El aceite lubricante en sí ni se consume, ni se desgasta, pero con el tiempo se va ensuciando y sus aditivos van perdiendo eficacia hasta tal punto que pasado un tiempo dejan de cumplir su misión de lubricar. Por ese motivo periódicamente el aceite se debe cambiar por otro limpio del mismo grado de viscosidad recomendada por el fabricante del motor. Este cambio se realiza normalmente de acuerdo con el tiempo que estipule el propio fabricante, para que así los aditivos vuelvan a ser efectivos y puedan cumplir su misión de lubricar. Un tercio del contenido de los aceites son aditivos, cuys propiedades especiales proporcionan una lubricación adecuada.

I) Árbol de levas.Eje parecido al cigüeñal, pero de un diámetro mucho menor, compuesto por tantas levas como válvulas de admisión y escape tenga el motor. Encima de cada leva se apoya una varilla empujadora metálica, cuyo movimiento alternativo se transmite a los balancines que abren y cierran las válvulas de admisión o las de escape.J) Válvula de escape.Pieza metálica en forma de clavo grande con una gran cabeza, cuya misión es permitir la expulsión al medio ambiente de los gases de escape que se generan dentro del cilindro del motor después que se quema la mezcla aire-combustible en durante el tiempo de explosión.Normalmente los motores poseen una sola válvula de escape por cilindro; sin embargo, en la actualidad algunos motores modernos pueden tener más de una por cada cilindro.

K) Bujía de encendido.Electrodo recubierto con un material aislante de cerámica. En su extremo superior se conecta uno de los cables de alta tensión o voltaje procedentes del distribuidor, por donde recibe una carga eléctrica de entre 15 mil y 20 mil volt aproximadamente. En el otro extremo la bujía posee una rosca metálica para ajustarla en la culata y un electrodo que queda situado dentro de la cámara de combustión.

La función de la bujía es hacer saltar en el electrodo una chispa eléctrica dentro de la cámara de combustión del cilindro cuando recibe la carga de alta tensión procedente de la bobina de ignición y del distribuidor. En el momento justo, la chispa provoca la explosión de la mezcla aire-combustible que pone en movimiento a los pistones. Cada motor requiere una bujía por cada cilindro que contenga su bloque.

L) Conducto de escape.Es el canal interior que tiene la culata para la salida de gases. Se distingue de los correspondientes colectores en que están dentro de la culata y, por tanto, tienen paredes

siempre metálicas del mismo material que ella (generalmente aluminio). La forma del conducto determina cómo salen los gases de escape.

M) Cilindro.Referido al bloque motor, cada uno de los espacios con esa forma que tiene para alojar parte de la cámara de combustión, el pistón y parte de la biela. Cuando se habla del volumen de un cilindro no se consideran sus medidas reales, sino un cilindro teórico donde la base es el diámetro y la altura el desplazamiento del pistón entre sus dos extremos. En un motor de varios cilindros, se llama «cilindrada unitaria» al volumen de cada uno de ellos.

N) Pistón.El pistón constituye una especie de cubo invertido, de aluminio fundido en la mayoría de los casos, vaciado interiormente. En su parte externa posee tres ranuras donde se insertan los aros de compresión y el aro rascador de aceite. Mas abajo de la zona donde se colocan los aros existen dos agujeros enfrentados uno contra el otro, que sirven para atravesar y fijar el bulón que articula el pistón con la biela.

O) Biela.Es una pieza metálica de forma alargada que une el pistón con el cigüeñal para convertir el movimiento lineal y alternativo del primero en movimiento giratorio en el segundo. La biela tiene en cada uno de sus extremos un punto de rotación: uno para soportar el bulón que la une con el pistón y otro para los cojinetes que la articula con el cigüeñal. Las bielas puedes tener un conducto interno que sirve para hacer llegar a presión el aceite lubricante al pistón.

P) Cigueñal.Constituye un eje con manivelas, con dos o más puntos que se apoyan en una bancada integrada en la parte superior del cárter y que queda cubierto después por el propio bloque del motor, lo que le permite poder girar con suavidad. La manivela o las manivelas (cuando existe más de un cilindro) que posee el cigüeñal, giran de forma excéntrica con respecto al eje. En cada una de las manivelas se fijan los cojinetes de las bielas que le transmiten al cigüeñal la fuerza que desarrollan los pistones durante el tiempo de explosión.

Sistema de Refrigeración de un Motor de   F1

Cualquier motor sufre, por el simple hecho de generar un movimiento por combustión, provocando mucho calor residual, que evidentemente se debe eliminar, a este proceso de eliminación de calor se le denomina refrigeración, y se consigue con el proceso de refrigerado y la aerodinámica interna.

Si el sistema no hiciera su función la temperatura obviamente subiría haciendo que el motor estallara. El objetivo pues es transferir todo ese calor residual producto de la combustión donde no afecte ni pueda ser perjudicial para el rendimiento y vida del motor en un proceso continuo. El calor es transferido hacia líquidos refrigerantes, bombeados por todo el coche, fluyen por los radiadores, disipando el calor por flujo de aire, regresando posteriormente al motor para repetir su trabajo nuevamente.

El área de los radiadores más la cantidad de aire que fluye por ellos afecta a la cantidad de refrigeración. La función principal de los radiadores es obtener la mejor refrigeración posible. Tamaño y peso importan para el comportamiento de la aerodinámica, lograr la mayor eficiencia se debe a una refrigeración óptima al mismo tiempo que minimizamos la resistencia aerodinámica creada por todos los elementos. Para lograr esto, la parte frontal del radiador tiene una concentración de pequeños tubos con líquido, que aumentan la superficie utilizada para la refrigeración sobre el radiador, la velocidad en la que fluido caliente circula a través del radiador, y finalmente la diferencia de temperatura entre ellos. Combinando estos tres factores es lo que dicta la eficacia del radiador. Tenemos dos líquidos para la refrigeración, agua y aceite incorporando un radiador para cada líquido.

Un coche de F1 es un conjunto de elementos fabricados por diferentes compañías especializadas en cada elemento. Los equipos no deciden ni influyen en su diseño pero marcan los parámetros de su tamaño. Los líquidos pasan a la velocidad especificada por la compañía de motores, y los equipos se concentran en obtener el mejor flujo de aire posible a través del radiador.

Con los parámetros marcados y los cálculos obtenidos para el mejor rendimiento, los equipos diseñan los conductos de refrigeración. Estos sirven para minimizar la resistencia aerodinámica creada por la obstrucción en el flujo de aire, el conducto frena el aire justo antes de que entre en el radiador, la resistencia variara con la velocidad. Las leyes de la aerodinámica dicen que el flujo de masa (relacionado con la velocidad como con el área) ha de ser constante a través de un conducto, si el área transversal de un conducto aumenta, la velocidad tendrá que disminuir para una menor resistencia. Nada fácil de conseguir ya que si la velocidad del aire en los radiadores disminuye, también disminuye en su eficacia a la hora de refrigerar, un pequeño cambio en el tamaño soluciona el problema, y debido a que la resistencia aumenta de forma lineal (=1*1) con el área, comparado con el cuadrado de la velocidad, se puede reducir la resistencia total.

Pontón de un F1. Dentro de este se sitúa el radiador, aprovechando así la entrada de aire de este primero para alimentar al segundo.

Normalmente se monta en los pontones, en un F1 los radiadores están situados en esa parte del monoplaza, a ambos lados del motor.

Radiador rodeado en rojo, situado a la altura del pontón izquierdo.

Un F1 necesita del flujo de aire causado por su propio movimiento para la refrigeración, ya que no cuenta con ventiladores, si se rueda a unos 200 o 320km/h no hacen falta. Si el coche está parado, se suelen montar pequeños ventiladores colocados en la parte delantera de los pontones.

El conducto (dentro del pontón) frenará el aire entrante antes de su llegada al radiador, y una vez que el aire haya pasado el radiador, el conducto lo volverá a acelerar mandándolo hacia la parte trasera del monoplaza, al pasar por el conducto, el aire pasa por cinco áreas.

Entrada: diseñada para permitir la entrada justa de aire. Sus opciones sobre como situar la entrada son pocas, los radiadores deben estar lo más cerca posible del motor, montados de forma lateral, y por la exigencia de un punto de gravedad bajo, cuanto más cerca del suelo estén, mejor. La temperatura de la pista ( el pavimento asfáltico) hace que el aire esté caliente, negativo para la refrigeración.

El aire que ha entrado por el conducto es expandido por un “difusor” que aumenta el área transversal (difusor externo en la parte trasera del coche. Se utiliza un divisor de flujo para purgar la capa límite (flujo de poca energía que tiene lugar en la parte delantera de la entrada de aire), crece cuando el aire viaja a través de la superficie del coche y que no sirve para mucho. El difusor está diseñado para crear la menor capa límite posible, reduciendo el potencial de refrigeración en los bordes del radiador.

Cuando el flujo llega al radiador, hay un cambio de temperatura, tras el cual es acelerado en un tubo antes de ser enviado a la salida del conducto.

La situación y el tamaño de esta salida determinan la cantidad de aire para la refrigeración que pasa a través de los pontones, hay monoplazas que llevan pontones regulables. El tipo de circuito determinará el tamaño de estos, ya que en una pista lenta no se logrará la misma cantidad de aire que un trazado rápido.

Algunos equipos han probado utilizar el aire que sale de los pontones para mejorar la aerodinámica del coche, y la última tendencia es situar las salidas por delante de los alerones situados antes de las ruedas traseras, o permitir que el aire salga por “chimeneas” como en los McLaren.

Si funciona en el túnel de viento, acabará en el coche. Aunque no se aprecia a simple vista, la aerodinámica interna es una de las partes más importantes del diseño de un coche de carreras.

Si el equipo no monta el motor en un ambiente favorable, sus opciones de acabar las carreras serán mínimas ya que debido a que la velocidad es un factor crítico, la reducción de la resistencia resulta vital, es por eso la refrigeración del motor es uno de los campos donde más se trabaja actualmente.

Potencia y Par   Motor

Gráfico curva de potencia y de par motor de un coche

Es una discusión común entre los aficionados el debatir qué es más importante, si un motor que entregue mucho par u otro que tenga una gran cifra de potencia máxima. Pero ocurre

una cosa, y es que a menudo se observa que la gente no tiene bien claro lo que es cada concepto.

Tanto el par como la potencia se pueden definir de muchas formas, y cada una de ellas nos aporta una nueva e interesante visión del asunto.

Veamos lo que nos dice la física:

Par motor (M):

El par motor tiene unidades de momento de fuerzas [N*m], de hecho, podemos identificar ambos sin ser en exceso puristas.

Todos tenemos más o menos claro lo que es intuitivamente una fuerza en movimientos lineales. Pues un momento de fuerzas o par de fuerzas es el mismo concepto pero para movimientos curvos. Si fuerza es lo que necesitamos para arrastrar un bloque de piedra por el suelo, par sería lo que necesitaríamos para mover la rueda de un molino o una noria (de esas de tracción animal, con el burrito dando vueltas).

¿Cuál es la diferencia entre ambas? Pues que en el primer caso sólo es necesario la fuerza de nuestros músculos, mientras que para mover la rueda de molino, además de fuerza [Newtons] es muy importante la distancia [metros] a la que está aplicada respecto del eje de giro (como intentemos jalar del molino desde donde jala el mulo, nos reventamos en dos minutos, necesitamos compensar nuestra debilidad empujando desde un radio mayor).

M = F * l

Potencia (P):

Una de las formas de definir potencia, y la más interesante en nuestro caso, es como el producto de dos magnitudes, una es el par (M) y otra es el régimen de giro (n).

P = M * n

Es esta la mejor definición para el caso de un motor ya que para calcular la curva de potencia en un banco lo que se hace es calcular el par motor a carga máxima para cada régimen de giro y, posteriormente, multiplicar ambas magnitudes para así obtener la curva de potencia.

Aunque estemos muy acostumbrados a utilizar el caballo de vapor (CV) como medida de potencia, la más sencilla es seguir el sistema internacional y utilizar el Watio [W]

Vamos ahora a lo que nos importa: ¿qué es lo más importante en un motor, par o potencia?

Para eso vamos a recurrir a otro ejemplo campestre. Imaginemos un tractor con la reja bajada, clavada en la tierra y abriendo surcos en ella. Está claro que para hacer avanzar ese

arado hace falta una enorme fuerza que venza la oposición que la tierra hace a ser arañada. Esa fuerza puede venir de una yunta de bueyes que oponga su fuerza a la resistencia del arado. Pero un tractor tiene que vencer esa resistencia no con fuerza lineal, sino con un movimiento rotativo de sus ruedas traseras: el par.

El motor habrá de suministrar un par motor tal que sea capaz de arrastrar las rejas. Si no es suficiente, el tractor no se conseguirá mover. Si es mayor que la fricción del arado, el tractor acelerará.

Parece que de todo ello podemos inferir que es el par motor lo que vence la resistencia del arado, o en nuestro caso, del asfalto y del aire, para que nuestras motos se disparen carretera adelante.

Pues no, o al menos no exactamente. Imaginémonos el pesado motor de tractor, empujándolo mientras abrimos surcos en la tierra. Y ahora, sustituyámoslo por un motorcillo de Vespino. ¿Imposible? ¿Absurdo? Al menos en teoría no. ¡Para eso está el cambio de marchas! Bastaría con acortar (brutalmente) el desarrollo.

El motor de Vespino si que lograría permitirnos arar ese sembrado, bastaría con meterle una caja de cambios que multiplicase su par motor hasta vencer la resistencia del arado.

Quedémonos por el momento con esta paradoja: un motor de ciclomotor tiene par suficiente para arar un prado, basta con acortar convenientemente el desarrollo.

Volvemos a la definición de par:

Para mover la rueda de molino (par M) o hacemos mucha fuerza (F) o aumentamos la longitud de los brazos de la noria para lograr moverla (l).

¿Dónde está el truco?

Si claro, para hacer ese portento deberíamos de ponerle al Vespino una caja de cambios del tamaño de una catedral gótica. Pero imaginemos que ése no es el problema, mecanismos sin peso ni rozamiento, sigamos en la pura teoría física. Ciertamente hemos demostrado que un motor de motocicleta puede arar un campo pero…¿cuánto tardaría en ararlo?

Ese es otro asunto, porque el Vespino arar lo araría, pero un desarrollo tan corto haría que el arado avanzase a velocidades de unos milímetros a la hora.

¿A dónde quiero llegar con este absurdo ejemplo?

Que obtener una cifra de par motor es muy sencillo, basta acortar convenientemente el desarrollo. Pero en ese proceso, lo que se mantiene constante es la potencia. A un motor de Vespino le puedes sacar, al menos en teoría, par como para mover un tren. Pero lo que no le puedes sacar es potencia para hacerlo a una velocidad razonable. Un motor tiene la potencia

que tiene, y no hay más historias. Así pues, la magnitud que mejor define un motor es la potencia, y no el par.

En resumen, un motor, al estar acoplado a un cambio de marchas, varía su par, pero la potencia se mantiene constante desde la entrada a la salida. Dicho de otra forma, los engranajes transmiten la potencia, pero varían el par y la velocidad de giro, manteniendo eso si su producto constante (y su producto es ni más ni menos que la potencia).

Obviando, por supuesto, las pérdidas por rozamiento.

Esto se entenderá mejor echando mano de otra definición de potencia:

P = F * v

Es decir, potencia es el producto de la fuerza por la velocidad.

Esta definición nos recuerda que lo importante no es la fuerza (F) que logremos desarrollar, ya que a base de acortar el desarrollo podríamos mover el más inmenso arado. Sino a qué velocidad (v) podríamos mover ese arado por el campo.

O lo que es lo mismo, cuánto tiempo (t) tardaríamos en arar ese prado (trabajo W), y aquí ya tenemos otra de las definiciones de potencia:

La capacidad de realizar un cierto trabajo en la unidad de tiempo.

P = W / t

O dicho en palabras que todos entendemos: llegar, llegarías igual a tu destino en un Ferrari que en un Skoda pero…¿cuánto tardarías? La respuesta está en la potencia.

Así pues, lo que verdaderamente define un motor es la potencia que tengamos disponible en cada momento. La cifra de par que dé el motor es un dato sin mucho valor, ya que si necesitásemos más par bastaría con cambiarle la corona por una con un diente más.

Claro que ahora no surge la conversación siguiente:

- Entonces, cuando en una revista me muestran las curvas de una moto, me he de fijar en la de potencia, ¿no?

- Pues no, la curva más interesante es la de par.

- ¿Estamos tontos o qué? ¿No se ha dicho que el par no sirve para nada y que lo importante es la potencia?

- No, no se ha dicho eso.

La cifra concreta del par no tiene mayor interés, ya que es fácilmente modificable. Pero es muy importante apreciar la forma de la curva de par, porque es la que nos dice dónde (a qué régimen) funciona mejor o peor un motor, y qué baches y picos posee. Recordemos que un banco lo que mide es el par motor, y luego la curva de potencia la saca multiplicándolo por el régimen al que lo ha obtenido. En la curva de potencia podemos ver los mismos baches que en la de par, pero suavizados por ese producto, por lo que se nos muestran más disimulados.

Un buen motor sería el que funcionase igual de bien a cualquier régimen, esto es, diese valores de par constantes.

Eso nos daría una curva de par horizontal. Entonces, como la potencia es el producto del par con el régimen, si éste es constante:

P = M * n

La curva de potencia sería una recta inclinada, con un ángulo de inclinación a que será mayor para valores de par mayores:

Tg a = y’  =>  a = arctg (cte* n)’  =>   a = arctg M

Pero por desgracia, el motor no mantiene sus bríos en todo el recorrido de la aguja del cuentarrevoluciones. A ciertos regímenes el par motor se despeña, como a muy bajos (grandes pérdidas mecánicas para tan poca potencia, llenado inadecuado de los cilindros, ondas de presión desfasadas, rendimiento volumétrico muy pobre por la pérdida de carga en una mariposa casi-cerrada…) o muy altos (bloqueo sónico en las válvulas, flotación en los muelles, pérdidas por rozamiento enormes, deficiente llenado y barrido de los cilindros por falta de tiempo…). También hay baches en la curva en la zona intermedia, que corresponden a ondas que no llegan cuando deben o a temas legales (las marcas capan el motor a cierto régimen (sobre las 5000 rpm) en que necesitan pasar la homologación de emisiones y ruido).

Hay zonas de la curva en los que, sin embargo, el motor funciona redondo Las ondas de presión ayudan a respirar al motor, y se consiguen picos en las curvas de par. Es en esta zona de par máximo donde debemos conducir normalmente, pues corresponden al momento en que el motor tiene su punto óptimo de funcionamiento. Próximo al punto de par máximo está el punto de mínimo consumo, y donde la conducción es más fluida.

Cuando atravesamos este punto de par máximo con el gas abierto, lo notamos como una entrada brusca de potencia, un empujón que nos dispara, más severo cuanto más agreste y montañoso sea el relieve de esa curva de par.

A partir de ese punto de par máximo la curva de par empieza a decaer. Sin embargo, la curva de potencia sigue subiendo, aunque no de forma tan decidida (el empujón ya ha pasado y estamos en la fase molinillo en que los caballos entran, cada vez corre más, pero sin ese aluvión de potencia que comentábamos).

Y ya, en las proximidades del corte de encendido, los valores de par se despeñan, y ni siquiera el incremento de las revoluciones son capaces de compensar este producto (insisto: P = M * n), con lo que la curva de potencia empieza a caer. A partir de aquí es inútil querer apurar más el motor, pues cada vez tendremos menos potencia y aumentamos muchísimo el riesgo de una rotura de motor.

Curva de par de un motor turístico

Un motor turístico se reflejará en una curva de par alta y plana como la Meseta Castellana. Así, el motor no tendrá puntos flacos y no será preciso utilizar el cambio de marchas a cada paso para mantener el motor girando en la zona buena. La potencia llegará de forma lineal y sin brusquedades (la curva de potencia es rectilínea).

Curva de par de un motor deportivo

Por el contrario, un motor deportivo da lo mejor de sí en un estrecho margen de revoluciones, ofreciendo una curva de par montañosa, con valles y picos, y con una picuda montaña de par máximo ya a altas revoluciones para lograr una enorme potencia máxima.

Sin embargo, será un motor muy poco elástico, en el que tendremos que movernos entre la estrecha franja que existe entre los puntos de par y potencia máxima si queremos sacar lo mejor de él. El agreste relieve de la curva de par se transforma en una curva de potencia en la que se aprecian (a la vista y al pisar el acelerador) que la potencia va subiendo pero no de manera uniforme, con bruscas entradas y zonas en las que no entra más potencia por más que subamos de vueltas (profundos valles de par), lo que notamos en algunas motos como si se hubiera obturado el conducto de la gasolina por un momento (en verdad lo que no llega es el aire a los cilindros, al motor le cuesta respirar en esas revoluciones), seguidas de otro tirón al lograr atravesar el valle de par y remontar una empinada cuesta de la curva.

Es corriente hablar de qué es lo que notas cuando das gas. La respuesta es: la potencia (que se transforma en aceleración). El par no se nota ya que no depende del tiempo y, como expusimos en la paradoja del tractor con motor de Vespino, podríamos estar arando un prado pero a una velocidad tan mínima que ni percibiríamos el desplazamiento.

Cuando realmente se nos pone el vello corporal de punta es en los incrementos bruscos de potencia (el coche cada vez acelera más). Y ese empujón ocurre cuando las dos componentes de la potencia, las revoluciones y el par, crecen (picos en la curva de par, lo que no quiere decir que sintamos el par, sino sólo su incremento).

Recapitulemos: La forma de la curva, la de par. Los valores, los de potencia. Es en lo que debemos concentrar nuestra atención.

Con miedo a ser pesados, volvemos a repetir la expresión:

P = M * n

O lo que es lo mismo, hay dos formas de conseguir potencia: con mucho par (M) o con altos regímenes (n).

Y en principio, la forma de conseguirlo no debiera importarnos lo más mínimo. Lo importante es tener esa caballería disponible en nuestro motor. Al fin y al cabo, que esa potencia se obtenga a base de gran par motor o gran régimen de giro nos da igual, ya que lo que notamos es el efecto de la potencia. Si nos suben a un vehículo con el motor tapado y con los números del cuenta revoluciones borrados…lo único que sentiríamos es cuánta potencia nos da (que al fin y al cabo es con lo que aceleramos o alcanzamos velocidades máximas).

¿Entonces por ejemplo, en una moto, a igualdad de potencia, es igual una bicilíndrica que una tetracilíndrica?

No, eso es evidente. Pero no precisamente por tener una más par y la otra mayor régimen de giro, eso son datos técnicos que para conducir no importan nada (repito, son variables a base de jugar con el desarrollo, por ejemplo…cambiando de marcha). Lo que diferencia a una bi y una tetra de la misma potencia máxima es la forma de entregar ésta. La forma de la curva de par, vamos.

Curvas de potencia de un vehículo

En realidad, en las curvas de potencia de un vehículo no debería referenciarse la potencia al régimen de giro, dato éste que al conductor le debería importar un bledo, sino a la velocidad en una marcha concreta. El numerito concreto del régimen al que va un motor es algo que no nos incumbe, ya que esa velocidad de giro se verá corregida por un cambio de marchas más o menos desmultiplicado.

Si voy en 5ª a 140 Km/h….¿cuánta potencia tengo disponible en ese momento? ¿y a 190? ¿y a 100?.

Desde el punto de vista de un conductor  Esas son en definitiva las únicas preguntas que debemos hacernos al comparar el carácter de dos motores. Esa potencia será, después de descontar la consumida en mantener la velocidad, la que nos quede para acelerar con mayor contundencia.

Pero desde el punto de vista deportivo, tanto la curva de potencia, como la de par motor son de igual trascendencia, una nos cuenta cuanta potencia entrega, y la otra cómo la entrega.

Mapa   Motor

Curvas de potencia y par Motor, pertenecientes al mapa motor de un turismo

El mapa motor de los formula 1 no es otra cosa, que una serie de preconfiguraciones de curvas de potencia, almacenadas en el ordenador de abordo del coche de fórmula 1. Estas curvas de potencia sirven para que el piloto pueda elegir en qué momento de la carrera o del circuito puede aplicar uno u otro.

Normalmente los monoplazas tienen entre seis y ocho configuraciones de curvas de potencia que van cambiando a lo largo de la carrera, y dos de ellos están destinados a la salida de la carrera, y otro al pit-stop o parada en boxes.

El resto se van variando en función de si el piloto se encuentra en una zona rápida del circuito, en una curva lenta, o en una recta larga.

Por ejemplo, es fácil que en las curvas lentas los coches pierdan tracción, y los pilotos suelen elegir en estos sectores de los circuitos un mapa de motor con una curva de potencia progresiva. Sin embargo, la cosa cambia cuando se rueda através de una curva rápida, donde lo preferible es una curva de potencia más brusca.

Es decir, el mapa motor se trata pues de una ayuda que tienen los pilotos a la hora de hacer que el coche coja velocidad, ya sea a la salida de la carrera, a la salida de la calle de boxes, o a la salida de las curvas.

Motor   Turbo

Williams FW11B V6 Turbo 1.5 litros de unos 1.000 CV

Un motor turbo, es un tipo de motor de combustión interna que a diferencia del resto, este incluye un turbocompresor. Pero, ¿Qué es un turbocompresor?

Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases.

Esquema turbocompresor de un motor

En los motores sobrealimentados mediante este sistema, el turbocompresor consiste en una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosión, en cuyo eje se fija solidariamente un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión que la atmosférica.

Los gases de escape inciden radialmente en la turbina, saliendo axialmente, después de ceder gran parte de su energía interna (mecánica + térmica) a la misma.

El aire entre al compresor axialmente, saliendo radialmente, con el efecto secundario negativo de un aumento de la temperatura más o menos considerable. Este efecto se contrarresta en gran medida con el intercooler.

Este aumento de la presión consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad de oxígeno (masa) que la masa normal que el cilindro aspiraría a presión atmosférica, obteniéndose más par motor en cada carrera útil (carrera de expansión) y por lo tanto más potencia que un motor atmosférico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor de gasolina. En los diésel la masa de aire no es proporcional al caudal de combustible, siempre entra aire en exceso al carecer de mariposa, por ello es en este tipo de motores en donde se ha encontrado su máxima aplicación (motor turbodiesel).

Los turbocompresores más pequeños y de presión de soplado más baja ejercen una presión máxima de 0,25 bar (3,625 psi), mientras que los más grandes alcanzan los 1,5 bar (21,75

psi). En motores de competición se llega a presiones de 3 y 8 bares dependiendo de si el motor es gasolina o diésel.

Como la energía utilizada para comprimir el aire de admisión proviene de los gases de escape, que se desecharía en un motor atmosférico, no resta potencia al motor cuando el turbocompresor está trabajando, tampoco provoca pérdidas fuera del rango de trabajo del turbo, a diferencia de otros, como los sistemas con compresor mecánico (sistemas en los que el compresor es accionado por una polea conectada al cigüeñal).

Normalmente el turbocompresor suele estar refrigerado con aceite que circula mientras el motor está en marcha. Si se apaga bruscamente el motor después de un uso intensivo, y el turbocompresor está muy caliente, el aceite que refrigera los cojinetes del turbocompresor se queda estancado y su temperatura aumenta, con lo que se puede empezar a carbonizar, disminuyendo su capacidad lubricante y acortando la vida útil del turbocompresor.

El turbo timer es un sistema que mantiene circulando el aceite en el turbocompresor durante un lapso de tiempo después del apagado del motor. Algunos modelos funcionan con sensores que detectan la intensidad en el uso del turbocompresor para permitir la lubricación forzada del mismo por un tiempo prudencial después del apagado del motor.

En la formula 1, lo motores turbo fueron prohibidos a partir de los años 80, y por ello, desde entonces, no se ha vuelto a ver uno en una parrilla de F1 todo y que se especula mucho con su vuelta.

El   Embrague

El embrague es un sistema que permite tanto transmitir como interrumpir la transmisión de una energía mecánica a su acción final. En un automóvil, por ejemplo, permite al conductor controlar la transmisión del par motor desde el motor hacia las ruedas.

El funcionamiento del embrague, tiene dos posiciones: acoplado (embragado) / desacoplado (desembragado)

Está constituido por un conjunto de piezas situadas entre el motor y los dispositivos de transmisión, y asegura un número de funciones:

En posición acoplado (o “embragado”) transmite el par motor suministrado por el motor. En un automóvil, cuando el embrague gira, el motor está vinculado a la transmisión.

En posición desacoplado (o “desembragado”) se interrumpe la transmisión. En un automóvil, las ruedas giran libres o están detenidas, y el motor puede continuar girando sin transmitir este par de giro a las ruedas.

En las posiciones intermedias restablece progresivamente la transmisión de par, mediante rozamiento o fricción.

Si consideramos la ecuación que define la potencia de un motorPotencia = Par x RPM = 2 π R F n,

en la que R = radio de la muñequilla del cigueñal F = fuerza media de la biela sobre la muñequilla n = revoluciones por minuto del motor

Según la cual, en la transmisión de fuerza mediante giro (la definición misma de par) toda disminución de la velocidad de giro (RPM) implica un aumento de par en la misma proporción . Esta es la razón de ser de las desmultiplicaciones de la caja de cambio y del grupo, reducir la velocidad de giro para ganar par.Por tanto una disminución a la mitad del régimen del primario con respecto al del motor, implica un aumento al doble del par transmitido al primario, conservándose el producto, o sea la potencia, sin tener cuenta las pérdidas por calor debidas al rozamiento.

Esto lo entenderemos fácilmente si imaginamos que estamos intentando subir una cuesta muy pronunciada, hasta el punto de que tengamos que hacer “patinar” el embrague durante un período prolongado: Estamos obteniendo de esta manera el par que el motor no nos puede dar, mediante reducción de su régimen al entrar la fuerza al cambio.

Asimismo, permite moderar los choques mecánicos evitando, por ejemplo, que el motor se detenga o que los componentes de los sistemas se rompan por la brusquedad que se produce entre la inercia de un componente que se encuentra en reposo y la potencia instantánea transmitida por el otro.

Con independencia de los materiales de fricción empleados, los sistemas de embrague específicos para competición automovilística muestran diferencias importantes con respecto a los empleados en automoción, podríamos llamar, civil.

Es importante resaltar que, en competición, priman características como la rapidez de actuación, peso reducido y capacidad de transmisión de pares elevados frente a otras como confort, ausencia de ruido o durabilidad. Es por ello que, aún hoy en día, los embragues utilizados en este campo son los de fricción, frente a hidráulicos, electromagnéticos o centrífugos.

La inmediatez en el proceso de desembragado y embragado necesaria actualmente ha permitido que los sistemas de embrague más utilizados sean los de pilotado electrónico. Es decir, el piloto no necesita accionar el pedal de embrague salvo, en algunos casos, únicamente para la aceleración desde parado. La gestión electrónica controla, a través de la posición de la palanca de mandos, de las revoluciones del motor y la posición del pedal de aceleración, la activación del circuito hidráulico de mando.

Por otra parte, la capacidad de aceleración longitudinal depende en gran medida de la masa e inercias de todo el sistema de transmisión, como puede inferirse del siguiente desarrollo:

Por la segunda ley de Newton, F = m*a, el vehículo sufrirá una aceleración longitudinal que es función de la fuerza de tracción disponible, es decir, la total aportada por el motor menos la fuerza de rodadura, la resistencia aerodinámica y el efecto de pendientes adversas, en su caso. A su vez, ambos valores se relacionan mediante la masa equivalente del vehículo, masa en vacío multiplicada por un coeficiente, llamado factor de masa, que crece con el incremento de las inercias del sistema de tracción: motor, caja de cambios y embrague, árboles de transmisión, diferencial y ruedas. En vehículos de calle, esta masa equivalente puede alcanzar, en primera marcha, valores hasta tres veces superiores a la propia masa del vehículo. La capacidad de aceleración, por tanto, queda muy mermada.

Es obvio, de ese modo, que la disminución del factor de masa es vital con vistas a obtener las mejores prestaciones en aceleración longitudinal del vehículo. Ello implicará la disminución de las inercias de las masas del sistema de tracción.

Volante motor de competición

Por tanto, donde primen las altas prestaciones, y en competición particularmente, se busca que los componentes del sistema de embrague sean ligeros y del menor radio posible. Ello da lugar a dos acercamientos paralelos.

El primero es la fabricación de los componentes con materiales ultraligeros sin que, por ello, se produzca una pérdida de capacidades resistentes. Más bien al contrario, los pares transmitidos en vehículos de carreras son muy elevados y el sistema de transmisión debe ser capaz de soportarlos. Así, encontramos volantes de inercia fabricados en titanio o acero nitrurado y aligerados, es decir con orificios practicados en zonas de mínimas tensiones con fines de reducir la masa, y carcasas fabricadas en titanio, carbono o kevlar.

Carcasa y disco de embrague de competición

Además, es usual la división del disco de embrague en segmentos (disco segmentado), como se explica en puntos posteriores del trabajo, con el consiguiente aligeramiento y mejora en la evacuación del calor. La pérdida de área de rozamiento efectiva se solventa con materiales de fricción mejorados y mayores presiones ejercidas. Además, en competición los componentes son cambiados con mucha mayor frecuencia y las expectativas de vida útil de los componentes son mucho menores.

El segundo acercamiento, utilizado en campeonatos como los motociclísticos y la Fórmula 1, es la inclusión de varios discos de fricción. El sistema, así, es llamado multidisco, en contraposición a los dispositivos monodisco.

Sistema de embrague multidisco en seco

La inclusión de varios discos de embrague permite aumentar el área de fricción efectiva sin, por ello, aumentar el radio de los discos y, con ello, el tamaño de la carcasa, el volante motor y el plato de presión. Además, la progresión del par transmitido entre disco y disco hasta que todo el conjunto se vuelve solidario permite mayor progresividad en la entrega de dicho par.

A modo de ejemplo, se describe a continuación el sistema de embrague utilizado en la Fórmula 1. Sobra indicar la dificultad en obtener información o imágenes de una disciplina deportiva donde la ingeniería cobra tanta importancia y la información se guarda con tanta cautela.

Componentes del sistema de tracción en un F1

El sistema, fabricado para la mayoría de equipos de Fórmula 1 por las empresas ZF Sachs y AP Racing, tiene un peso total que no supera los 860 gramos. El diafragma aplica una presión de hasta 1.6 toneladas a los tres discos de fricción de carbono. La carcasa, fabricada en titanio y de 100 milímetros de diámetro, soporta temperaturas que alcanzan los 700

grados centígrados durante los 0.5 segundos en que, como máximo, el sistema electrónico permite deslizamiento entre los discos.

Embrague del equipo Ferrari

El embrague, por tanto, es uno de los componentes del vehículo que soporta mayores tensiones, además de las enormes vibraciones generadas por el motor, muy ligero y con potencias muy elevadas (el menor peso de los motores de F1 hace que éstos generen vibraciones muy elevadas) y temperaturas, como se ha mencionado, de hasta 700 grados.

Motor de Fórmula 1 del equipo Ferrari con el embrague visible

Los embragues en Fórmula 1 ponen al límite la resistencia de los materiales más avanzados existentes en la actualidad.

El   Diferencial

Mecanismo del diferencial por piezas

Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas, derecha e izquierda, de un vehículo giren a revoluciones diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro.

Cuando un vehículo toma una curva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino más corto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parte exterior de la curva.

Esquema mecanismo del diferencial

Antiguamente, las ruedas de los vehículos estaban montadas de forma fija sobre un eje. Este hecho significaba que una de las dos ruedas no giraba bien, desestabilizando el vehículo. Mediante el diferencial se consigue que cada rueda pueda girar correctamente en una curva, sin perder por ello la fijación de ambas sobre el eje, de manera que la tracción del motor actúa con la misma fuerza sobre cada una de las dos ruedas.

Diferencial

El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de “U” en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentes velocidades de giro de las ruedas.

La diferencia de giro también se produce entre los dos ejes. Las ruedas directrices describen una circunferencia de radio mayor que las no directrices, por ello se utiliza el diferencial.

En el hipotético caso de que ambos ejes sean directrices, el que tenga mayor ángulo de giro describirá un radio mayor.

Esquema de las partes del diferencial