Los lubricantes Elf : un extenso campo de exploración

Contrariamente al extricto régimen que el reglamento técnico de la FIA impone en el campo del carburante, este orgnismo deja una gran libertad de acción a los investigadores en el terreno de los lubricantes F1. Los químicos, que deben afrontar un doble desafío favoreciendo la fiabilidad pero apurando el rendimiento, disponen así de una amplia paleta de componentes y aditivos para formular los productos mejor adaptados. Su objetivo: ganar en la pista, pero también tener en cuenta las enseñanzas de la competición para mejorar la calidad de los productos ofrecidos al gran público.

Las características de un motor de F1 son extremas y los equipos Elf deben diseñar fórmulas cada vez más elaboradas. La apuesta, una vez más, se basa en el diseño a medida. «Entre rendimiento y fiabilidad, trabajamos principalmente en la estabilidad térmica y física, la desaireación y la fluidez de los lubricantes, explica Jean-Philippe Roman, encargado de la formulación de los lubricantes en el CReS de Solaize. Trabajamos conjuntamente con los equipos de Renault F1 de Viry-Châtillon y proponemos formulaciones adaptadas a casa evolución del motor». En este sentido, los ingenieros de motor pueden elegir cada fin de semana entre distintos tipos de lubricantes para poder responder a las características del circuito.

Los lubricantes, un doble juego:

- Mejorar el rendimiento del motor reduciendo el rozamiento.
- Protejer el motor del desgaste mecánico y del calor. 

Rob White, director general adjunto de la planta del Renault F1 Team de Viry-Châtillon: «Sería una pena que la potencia desprendida en la combustión se disipara por un falta de rozamientos internos demasiado grandes. El lubricante debe por tanto permitir motor girar rápidamente sin comprometer la fiabilidad, y garantizar el enfríamiento. En el marco de la normativa, que impone la utilización de un V8 para esta temporada y que no permite cambiar de motor más que cada dos Grands Prix, estas exigencias son vitales».

Contribuir a la ganancia de potencia

Permitir al motor subir de vueltas, en eso consiste el liberar potencia. Para lograrlo, los ingenieros intentan principalmente optimizar la energía liberada en la combustión limitando los rozamienos internos del motor. En este campo, la viscosidad del lubricante juega un papel fundamental. Condiciona efectivamente los rendimientos de la estructura móvil: cigüeñal, bielas y pistones. La capa de aceite que se insinua entre las piezas metálicas debe ser suficientemente fina para garantizar una gran velocidad de deslizamiento. Las limitaciones físicas sopotadas por la mecánica y por el lubricante son enormes. Un pistón pasa de 0 a 37 m/s 600 veces por segundo. Y si bien ciertas partes del motor, como el medio del segmento sobre la camisa del pistón o los cojinetes –fuera de su ciclo crítico – disponen de una película de aceite con un espesor cómodo (2 a 3 micrones), otras piezas en movimiento están separadas por tan solo unas milésimas de micrones. Este es el caso, entre otros, de la distribución.

Proteger la mecánica

1. Una película fina…
pero protectora En la demanda de distribución (las levas que accionan las válvulas), las presiones generadas son del orden de un gigapascal (100 toneladas/m²). Bajo esta presión, el aceite se convierte en sólido. El lubricante es calentado y cortado. Por lo tanto la película se puede romper. Y en caso de contactos intermetálicos a fuerte presión repetidos, se produciría una pérdida de potencia, y por lo tanto el riesgo de ruptura. Por eso, conviene recurrir a una formulación adaptada, ni demasiado fluida, ni demasiado poco fluida, para protejer el motor del desgaste. También es posible trabajar sobre los aditivos para crear una película adicional que proteja las superficies.

2. Refrigerar el motor
En Grand Prix, la evacuación del calor resulta primordial, sobre todo a nivel de los fondos de pistón que alcanzan una temperatura cercana a los 400 °C. ¡Atención a la oxidación! En algunas superficies, reducidas, los contactos metal-metal generan puntos muy calientes. El lubricante mismo produce calorías por el cizallamiento que se le impone. Las elevaciones de temperatura sobre volúmenes bajos – del orden del microlitro – alcanzan varios cientos de grados en una fracción de segundo. Por eso es conveniente disponer de un buen aporte de lubricante en estos lugares sensibles, y de un caudal suficiente para disipar el calor rápidamente. En este punto, el papel de los diseñadores del motor es determinante. Sus trabajos, realizados junto con los ingenieros de Elf, permiten el aporte de lubricante en el lugar y en el momento exacto.

3. Evacuar el aire
La lubrificación de un motor de F1 se efectua por carter seco. Sin embargo, cuando el aceite soporta un calentamiento importante, puede albergar bolas de aire o de gas de combustión. Esta situación afecta a las caracterísitcas de compresión del lubricante. Una emulsión se traduce sobre todo por un tiempo de respuesta más lento y por espesores de aceite inferiores a lo previsto entre las piezas en movimiento. También modifica las condiciones de equilibrio térmico: si se forma un colchón de aire, el trastorno ocasionado por la evacuación de las calorías puede resultar fatal.

Analizar y diagnosticar

La normativa técnica pone el acento en la fiabilidad. Los motores de F1, en efecto, deben ser capaces de disputar dos fines de semana de carrera consecutivos. Para asistir al Renault F1 Team, Elf ha elaborado un sistema de diagnóstico eficaz, sobre todo gracias a la utilización de espectrómetros a chispa. Estas máquinas detectan y miden la cantidad de los metales presentes en una muestra de aceite quemándolo entre dos electrodos de carbono. El resultado permite diagnosticar el estado de salud del motor.

• Demasiado hierro: problema de combustión. 
• Demasiado cromo: desgaste de la segmentación. 
• Demasiado cobre o estaño: cojinetes de bielas en mal estado.

Estos análisis permiten a los ingenieros de Renault y Elf tomar medidas preventivas. En Grand Prix, las muestras de aceite de motor y de aceite de caja de velocidades son extraidas sistemáticamente al término de cada sesión.

Y para el chasis ... también ELF

El saber hacer de Elf en el campo de los lubricantes no se limita a la provisión de productos que garanticen el mejor funcionamiento posible del motor. La planta de Enstone y el chasis R26 se benefician igualmente de una aportación nada despreciable.

• La caja de cambios.
  La base británica de Renault F1 ha desarrollado un ambicioso proyecto con los equipos de Solaize para afinar el sistema de ventilación interno y de circulación de aceite de este elemento mecánico tan importante. Renault utiliza una caja de cambios de siete velocidades por primera vez en 2006. De este modo, la formulación de los lubricantes se realiza a medida, con el objetivo de garantizar la duración de vida de los rodamientos y de los piñones sin penalizar la potencia por los roces. 
  
• El líquido de frenos.
  Está adaptado al 100 % a las exigencias de la F1 moderna: pasar de 300 km/h a la parada total en menos de 80 m requiere productos fuera de lo común… 
  
• El líquido de refrigeración.
  Elf también ha preparado un líquido de refrigeración específico para combatir el fenómeno de corrosión de las aleaciones específicas utilizadas en la fabricación de las piezas del motor.

F1 y los vehículos de gran serie

¿Se puede utilizar un lubricante de tipo F1 en el motor de un Clio, y a la inversa?
No. En el primer caso, este intercambio esta más bien desaconsejado. Un lubricante F1 está "aditivado" de una manera muy selectiva, el fluido solo está concebido para protejer el motor en 1300 km. Por lo tanto, ciertos detergentes usados para limpiar las piezas, o ciertos dispersantes incorporados para mantener los cuerpos extraños en suspensión, están ausentes. En resumen, con un aceite de motor F1, un Clio debería ser cambiado con mucha frecuencia. En cuanto a la utilización de un aceite comercial en un V8, más vale no planteárselo. El F1 perdería en potencia y la caja del motor no aguantaría más de una vuelta o dos, esencialmente por una viscosidad mal adaptada.

¿Existe, de todas formas, un vínculo directo entre los productos utilizados en F1 y los comunes del mercado?
Si. El proyecto F1 de Elf, en la medida en que las limitaciones industriales son diferentes, es la ocasión de probar un gran número de productos, sobre todo aditivos que contienen ciertas moléculas muy costosas. Cuando estos productos presentan un interés real, pueden ser utilizados con el tiempo para los productos vendidos en los comercios. ¿El secreto? Existe un intercambio permanente entre los equipos que trabajan sobre los lubricantes F1 y los que buscan mejorar los lubricantes destinados a las grandes series.