lunes, 13 de diciembre de 2010

LAS FANTASTICAS "SILBERPFEIL"



Si bien en un principio el nombre de "SILBERPFEIL" (flecha de plata) esta asociado con la marca Mecedes Benz; lo cierto es que en sus orígenes estaba mas vinculado con los Auto Unión tipo C o D de la pre-guerra. y la razón de esto esta vinculada con la aplicación del antiguo código de colores, que identificaba a cada auto según su nacionalidad (o del piloto), asi los italianos usaron el rojo, los ingleses el verde, los argentinos el azul y amarillo,etc. a los
alemanes le correspondía el plateado.
Por lo tanto, como los bólidos de ese origen
dominaron ampliamente las competencias de la década de los años 30, y con sus muy sugestivas formas aerodinámicas cautivaron al publico, la asociación con las "flechas" se dio naturalmente, y su color plateado completo el nombre con que el publico bautizo a estas maquinas. Este nombre rápidamente se asocio a los, también plateados, Mercedes Benz.
Al finalizar la reconstrucción de las fabricas destruidas por los bombardeos aliados, Mercedes Benz, retoma la producción de automóviles de gran calidad y lujo, a los que sumara deportivos como el 300 SL.
Es así que en plena campaña publicitaria de estos "super deportivos", el directorio de la empresa decide la creación de un equipo de Formula uno con el fin de demostrar la capacidad para desarrollar tecnología de avanzada.
El proyecto para el desarrollo del W196 comenzó en 1952, la tarea del diseño del chasis fue responsabilidad de Hans Scherrenberg, que diseño un chasis del tipo multitubular, con suspensión independiente en las 4 ruedas, mediante barras de torsión.
El motor delantero se encontraba inclinado 60º a la derecha lo cual contribuía a tener un perfil mas bajo de la trompa.
El primer modelo que se presento fue el carenado, este contaba con una interesante solución técnica en los frenos delanteros, estos se encontraban montados en el interior de la carrocería, lo cual significaba dos importantes beneficios, en principio el menor peso no suspendido en las masas delanteras mejoraba el funcionamiento de la amortiguación y a su ves esta disposición permitía alojar campanas de freno mas grandes con lo que se lograba una superficie de frenado nunca antes lograda.

En la foto se aprecia la posición, y el tamaño de las campanas de frenos delanteros (foto: Manual de Sistemas de Fuel Inyection .)

A pesar de estos adelantos, el principal detractor de este modelo (carenado) fue nada menos que su principal piloto. Juan Manuel Fangio explica en su libro que en la practica nunca apareció la calidad de frenado esperada, fundamentalmente por que el calentamineto de las campanas en el vano motor les hacia perder eficacia, y la aerodinamica del modelo exigia mucho mas el frenado, y la dirección se mostraba inestable, "las ruedas se movían pivotando sobre su eje" explica Fangio, por lo que pidió que colocaran los frenos en las mazas, tal como ocurrió para 1955.
El quintuple sostenía:"A mi el coche carenado nunca me gusto. Yo en un coche de pista siempre quise ver para donde apuntaban las ruedas"


El chasis del W196S al desnudo

http://ticker.mercedes-benz-passion.com

La transmisión estaba a cargo de una caja puente de 5 marchas, con un embrague monodisco en seco.
Todas estas soluciones, si bien , evolucionadas no significaban nada extraordinario, en materia de chasis, solo la pulcra y cuidadosa elaboración de los elementos era de destacar.
La carrocería de aluminio, se destaco de inmediato por su perfil muy bajo y sus formas estilizadas, dando la idea de uno de los primeros trabajos aerodinámicos realmente elaborados.
Pero lo realmente revolucionario resulto el extraordinario motor que impulsaba a estas maquinas.

Desde el comienzo del proyecto, su director, Fritz Nallinger, dejo sentadas las bases para el desarrollo de una planta impulsora extraordinaria, su objetivo estaba fijado en superar holgadamente los cerca de 100 hp/lts de potencia que estaban generando los motores de F1 por ese momento (la Ferrari 625 erogaba 265 hp, Lancia D50 250 hp, Maseratti 250F 260 hp).
Para este fin contaba con un presupuesto generoso y la experiencia de Mercedes Benz y Bosch, aplicada a los motores aeronáuticos de la ll Guerra Mundial.
Una de las principales pautas marcadas por Nallinger, fue la de elegir la aplicación de inyección directa de nafta, con el fin de lograr una mas uniforme composición de la mezcla independientemente del régimen de rotación del motor, lo que contribuía a generar una mayor, y mas uniforme presión dentro de los cilindros.
Para el trabajo de diseño y desarrollo del motor se convoco a los ingenieros Hans Scherrenberg y Luwig Kraus, el equipo se decidió por la utilización de un 8 cilindros en linea, dispuestos en dos block de cuatro cada uno unidos al medio, el block de aluminio se montaba inclinado 60º, con el fin de reducir la altura total del conjunto y bajar al máximo el centro de gravedad, una ventaja adicional de la inclinación del motor, fue que le brindo a los ingenieros la posibilidad de desarrollar un múltiple de admisión que generaba un considerable efecto de presión dinámica (efecto RAM).
El cigüeñal era desarmable, del tipo Hirth desamable cada dos cilindros, tanto las bancadas como la bielas estaban montados sobre cojinetes de rodillos (tipo Torrintong).
En realidad, todas las partes móviles de este motor eran montadas con cojinetes de este tipo, esto presentaba una gran ventaja en materia de confiabilidad y la potencia consumida por la fricción de los bujes era mínima. Fangio cuenta en su libro, que los arboles de levas montados en la tapa y con todas las válvulas armadas "se podían girar con el mínimo esfuerzo", claro esta que a esto contribuía el accionamiento desmodronico del cierre de las válvulas.

Corte de un cilindro, donde se aprecia el esquema de la distribución de comando desmodronico y la lumbrera del inyector de nafta. (foto: Manual de Sistemas de Fuel Inyection)

Este dispositivo, que no seria usado otra vez en autos de competición, hoy es solamente sostenido por la fabrica Ducatti en motociclismo.
Tiene la particularidad de prescindir del uso de resortes para el cierre de las válvulas, esto permite un mayor régimen de giro si que exista el riesgo del "rebote de válvulas" que resulta tan dañino a los motores.
Para mejorar el llenado de los cilindros se doto al motor de válvulas extremadamente grandes (en relación al diámetro del cilindro) a sus vez la adopción de 2 bujías por cilindro, no dejo espacio en la culata para la instalación del inyector de nafta. Esto significo un gran desafió para los ingenieros, que debieron realizar exhaustivos experimentos par determinar la mas adecuada posición del inyector, y de la forma de rociado del mismo ya que estos fueron alojados en una lumbrera al costado del cilindro.
La bomba de inyección Bosch de 8 elementos (derivada de los sistemas Diesel) trabajaba a unas 1500 psi. Pero sin dudas el trabajo mas difícil fue el de sincronizar el funcionamiento de todo el conjunto, ya que los pistones cubrían las toberas de los inyectores al alcanzar el punto muerto superior, lo cual dejaba algo así como 120º de rotación del cigüeñal para efectuar la inyección del combustible, algo así como 0,002 segundos con el motor girando a 10000 rpm.
La dosificación de combustible se realizaba mediante un regulador de diafragma que actuaba comandado por el vacío del múltiple generado por un venturi a la entrada del múltiple de admisión tras la mariposa del acelerador.
Toda esta soberbia aplicación de la tecnología le permitió al W196, contar con una potencia de 268 hp a 8250 rpm, cuando el 4 de Julio de 1954 debutan en el G.P. de Francia. Para fines de la temporada el impulsor alcanzo unos 280 hp llegando a los 290 hp a 8700 rpm para el G.P. de Monaco de 1955 (2ª carrera de la temporada).
Sin discusiones, el Mercedes Benz W196, fue uno de los autos mas destacados en la rica historia técnica de la F1; Pero, como dijo alguna vez Juan Manuel Fangio, cuando le preguntaron cual fue el mejor equipo en el que participo: "Bueno, esta descontado, el mejor equipo fue Mercedes... no se rompía. corriendo para ellos siempre tuve tranquilidad de espíritu, porque, técnicamente el equipo era muy fuerte. Si yo les solicitaba algún cambio , se ponían a trabajar , y en el menor tiempo estaba yo corriendo con lo que había pedido" . Un gran merito, mayormente debido al genial Alfred Neubauer, tal vez el mejor director de equipo que tubo la categoría, junto a Fangio lograron una dupla invencible, entre 1954 y 1955 corrió 12 carreras gano 8 y salio 2º en otras 3 y solo registro un abandono.......
Esta contundencia en los resultados unió definitivamente los nombres de Fangio y Mercedes, lo que llevo al periodista Roberto Carozzo a titular el capitulo del libro "Fangio, Cuando el Hombre es mas que el Mito", dedicado a esta etapa de la campaña del quintuple, Dos Estrellas Brillando Juntas"

Juan Meoniz

Bibliografia consultada:

-Manual de Sistemas de Fuel Inyection; Jan P. Norbye, editorial Prentice Hall 1994 Mexico.
-Fangio, Cuando el Hombre es mas que el Mito, J.M.Fangio, R. Carozzo,
- Juan Manuel Fangio (tributo); El Grafico. 2005, Bs.As.


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viernes, 3 de diciembre de 2010

RENAULT EN LA F1

En la historia de la F1, muchos autos pueden tildarse de revolucionarios e innovadores. Pero, sin dudas, la aparición del solitario RS01, conducido por Jean Pierre Jaboulle en el G.P. de Gran Bretaña de 1977, significo mucho mas que el debut de un auto de avanzada, fue el inicio de una era que duraría 11 años, en los que la escalada de potencia parecía no tener fin , acercándose a la friolera de 1 hp por litro.
Numerosas fabricas recogieron el guante y fue una de las épocas en que mayor tecnología y recursos se destino a la competición.
Cuando Renault decide incursionar en la F1, el concepto de la sobrealimentación no era algo novedoso. Su descubrimiento, surge de manera casual, en momentos en que el ingeniero escoses, Douglas Clerck (1854-1932), trabajaba en el desarrollo del motor de 2 tiempos (inventado por el), sin poder solucionar algunos problemas de lubricación y refrigeración que aquejaba a sus prototipos, decide colocar un ventilador que "sople" aire a través del carburador, con el fin de que el exceso de aire refrigere bielas , cigüeñal etc. lo cierto es que el ingeniero Clerck, nota un incremento del 6% en la potencia que era mayor conforme aumentaba el flujo de aire.
Uno de los primeros diseños del motor de 2 tiempos de Clerck ( http://rider-and-road.com)

El ingeniero escoces continua experimentando este fenómeno y registra algunas patentes. Unos años mas tardes, en 1902 Louis Renault registra patentes de distintos sistemas de sobrealimentación,de las cuales no se conocen demasiados detalles.
En el año 1905 el suizo Alfredo J. Buchi, patenta el primer turbo-compresor, este ingeniero trabajaba para Sulzer Bros ltd, fabricante de grandes motores diesel, y fue presisamente en uno de estos motores que se utiliza por primera vez.
plano del compresor Bucchi 1905 (www.turbodina.com.ar/inf10.php )

Desde sus orígenes, la sobrealimentación, fue la mejor manera de lograr potencia en un motor endotérmico, el concepto es sencillo. Un motor no es mas que una maquina que transforma en energía mecánica la energía química contenida en el combustible.
De este modo cuando mas "aire" podemos introducir al motor mas combustible podemos quemar lo cual genera una mayor potencia con la misma capacidad cubica.
Esto fue muy aprobechado por los fabricantes de autos deportivos en las décadas de los 20 y 30
BENTLEY, STUTZ, HISPANO-SUIZA, DUESEMBERG, entre otros recurrieron a estos sistemas para lograr grandes potencias.
Por ese entonces el sistema utilizado era el de compresores de desplazamiento positivo, comunmente conocido como del tipo ROOTS o volumetrico.
funcionamiento de un compresor ROOTS (http://www.velocidadmaxima.com)

Este sistema es muy eficiente en cuanto al logro de potencia y sobre todo de torque ya que la presión esta disponible en toda la gama de rpm.
En tanto que la gran desventaja estaba en que consume demasiada potencia, estudios realizados por Alfa Romeo permitieron determiona que el Alfa 158 (Alfetta) consumia 140 hp en el accionamiento del compresor, ademas la presion generaba altas temperatruras por lo cual se devian utilizar mezclas especiales de combustible como acetona alcoholes e inclusive agua y aceite de ricino para lubricar los lóbulos.


Cuando en 1950, la Federación Internacional del Automóvil, determina el reglamento para el naciente campeonato mundial de Formula 1, establece que esta categoría estaba reservada para automóviles con motores de 4.5 lts. normalmente aspirados y de 1.5 lts. con compresor, con este reglamento los motores sobrealimentados (sobre todo Alfa Romeo) dominaron a voluntad en los años 1950 y 1951.
Como consecuencia de este dominio, para 1952 se decide competir bajo el reglamento de la F2, es decir, motores normalmente aspirados de 2 lts. y de 0.5 lts con compresor, no obstante esta modificación, se mantuvo inalterable el anexo que establecía a las 500 Millas de Indianapolis, como una fecha puntable para el campeonato mundial, y fue precisamente en esta carrera, disputada el 30 de Mayo de 1952, en que se producen 2 echos ineditos en la historia de la F1 (y del automovilismo en general) el piloto californiano Fred Agabashian logra lo pole a bordo de un Kurtis-Kraft Cummins, siendo este el primer y único automóvil con motor diésel en lograr una pole en F1 y a su vez fue el primer auto sobrealimentado con turbo-compresor en lograr el primer puesto de partida, el bólido alcanzo una media de 138.010 millas/hs (algo mas de 220 km/h). (http://statsf1.com/es/1952/indianapolis.aspx)
El motor Cummins, que impulsaba esta maquina era un 6 cilindros en linea de 401 cu-in (pulgadas cubicas, unos 6576 c.c.) alimentado por un turbocompresor desarrollado por la Elliot Motors, erogaba unos 380 hp.


El uso de la sobrealimentación, quedo reservada por varios años a los motores diésel, siendo dejada de lado por completo de los motores de encendido por chispa.
Recien a comienzo de lo años 60 la G.M. lanza al mercado el Oldmovile Cutlass y el Corvair Monza, que resultan ser los primeros autos a nafta de serie en usar un turbocompresor, y no fue asta 1966 en que debuta el primer motor "turbo" de competición, se trataba de un Offenhauser equipado con un turbo Garret.
Para 1973, los "Offy" de Indy alcanzaban una potencia de 1000 hp. con 2.6 lts. de cilindrada en sus 4 cilindros. Una potencia algo mayor(1100 hp) fue alcanzada, en esos años, por los Porsche 917/30 que competían el la Formula Can-Am, esta experiencia le permite a Porsche dominar las carreras de endurance durante varias temporadas.
En 1966 se produce un cambio reglamentario de importancia, se establece un tope de 3.0 lts. para los motores aspirados y 1.5 lts. para los sobrealimentados, pero a pesar de ser una equivalencia, en teoría favorable, el primer auto sobrealimentado demoraría 11 años en debutar en la categoría.
La llegada del motor turbo, y de Renault a la F1, fue el producto de un trabajo meticuloso, que parte del proyecto del "auto todo francés", comenzando por elegir pilotos y patrocinarlos en categorías como S.P. y la F2 Europea, desarrollando ademas, experiencia en el desarrollo de motores y chasis.

Motor EF 1

Con el aporte de la petrolera ELF, la división Gordini de Renault desarrolla, en 1973, un motor de 2 lts. V 6 a 90º para Sport Prototipo y la F2, sobre este impulsor la Regie, aplica por vez primera la sobrealimentación mediante el uso del turbo compresor (que sera la base del V6 turbo 1.5 lts.).



Alpine A442, vencedor de las 24 Hs de Le Mans 1978 con Pironi y Jaussaud. http://renaultclubeportugal.com/)

Renault le encomienda la tarea del desarrollo del chasis a la división Alpine, desarrollando el A500 como el primer auto de F1 con turbocompresor (exceptuando las experiencia de Indy ya mencionadas), si bien este auto no compitió, ya que fue destinado a la función de auto laboratorio, le sirvió a la recientemente creada Renault Sport para tomar la experiencia necesaria para el desarrollo de un programa de F1 seriamente encarado.


Con Jean Pierre Jabouille al volante el A500 recorrió, durante 1976, una importante cantidad de km. capitalizando la experiencia necesaria para debutar en la F1 y nada menos que con un auto que requería una técnica de conducción distinta. Si bien en el banco de pruebas el motor acusa una potencia similar a la de los mas potentes motores del parque, con sus 510 hp a 11000 rpm (la Ferrari 312 alcanzaba 510 hp a 12500 rpm) el manejo resultaba dificultoso ya que al momento de acelerar el motor se producía una "demora" en la respuesta apareciendo la potencia de manera abrupta.


Después de mas de un año de arduo trabajo, el equipo Renault presenta su RS01, el diseño elaborado por Francois Costaing y André Cortanze, era un monocasco de aluminio de concepción tradicional, las suspensiones de paralelogramo deformable con amortiguadores Koni, y la transmision a cargo de una caja Hewland FGA400 de 6 marchas.
El peso total del conjunto era de 615 kg.

Una de las primeras versiones del RS01 con trompa carenada, junto al equipo que lo construyo. (http://www.motorsport-total.com)

La utilización de un motor sobrealimentado por turbocompresor no fue la única novedad técnica que presento el RS01, este seria, el primer auto en este calzado con neumáticos radiales producidos por la, también francesa, Michelin.
A pesar de los esfuerzo realizado el 1º auto estuvo listo para el G.P. de Francia de 1977, a disputarse en Dijon Prenois, en realidad listo es un decir, ya que por cuestiones de puesta a punto del chasis no pudo participar.
El debut se produce recién en el G.P. siguiente, en Gran Bretaña, el solitario RS01 en manos de Jaboulle, (con el clasico nº 15) clasifico en el puesto 21º (sobre 25 participantes) y ese mismo fin de semana comenzó la odisea; la confiabilidad mecánica resulto el talón de aquiles de la marca del rombo, en la vuelta 16 el turbo dijo basta dejando tras del RS01 la estela de humo que le valió el sarcástico mote de "la tetera amarilla".
La primer carrera que logrea terminar seria el G.P. de Mónaco de 1978, después de 11 competencias diputadas.

Renault RS01, el cambio de trompa significo un importante avance en materia de aerodinámica. (blogspot.com)

En el comienzo de la temporada 1979, debuta el 2º Renault con el nº 16 pilotado por Rnee Arnoux.
El propio Jabouille, seria el responsable de la primer pole de un motor turbo. en el G.P. de Sudafrica de 1979, sobre el viejo RS01, para ese entonces el chasis se había actualizado y sucesivas modificaciones permitieron mantenerlo en pista, entre ellas la adopción de pontones laterales con perfil al, con el fin de lograr el tan mentado efecto suelo, que por entonces dominaba la tendencia aerodinámica de todo el parque. Pero sin lugar a dudas, la gran preocupación en Francia no era el chasis, sino la confiabilidad del motor y los problemas de trasmitir la potencia al piso, sobre todo debido al "retardo" producido por el turbo, que hacia que la potencia apareciera de golpe, tornando muy difícil de conducir, sobre todo en circuitos trabados.
Para este entonces, la experiencia acumulada por los técnicos de Renault, permitió un gran avance en el desarrollo de la tecnología de los motores turbo. Como determinaron que el problema de la demora en la respuesta del turbo al acelerar, se debía a la inercia que debía vencer la turbina del compresor, llegan a la solución de aplicar 2 turbocompresores mas chicos de la marca KKK en lugar de enorme Garret, de este modo surge el Renault bi-turbo.
Este auto significo un salto de calidad, con un chasis mas moderno, diseñado con perfiles alares en sus pontones y las famosas "polleritas" laterales, el diseño de Francois Castaing y Michel Tetu debuta en el G.P. de España de 1979, conducido por Jean Pierre Jabouille (Arnoux usaria por 2 carreras mas el RS01)


El RS 10, marcaría el debut exitoso de Reanult en la F1, en su cuarta presentación, y justo en su suelo natal, el 1º de Julio de 1979 en Dijon Prenois, los 2 RS10 ocupan la primera fila de un G.P. por primera vez la maquina nº 15 de Jabouille. larga desdec la pole positin, para terminar ganando una carrera magnifica, en tanto que el nº 16 de Renee Arnoux, seria el protagonista de uno de los duelos mas extraordinarios de la F1 disputando rueda a rueda el 2º escalón del podio contra la Ferrari de Gilles Villeneuve, que lo relegaría al 3º puesto en la ultima curva (para ver video :http://www.youtube.com/watch?v=kl2tIFxSEGA)
Renault lograría 15 victorias como constructor, en la era del turbo, la ultima de ellas le correspondió al RE40, que condujo Alain Prost en el G.P. de Austria de 1983.
En este mismo año (1983), la empresa francesa, comienza a proveer de motores a Lotus,
La potencia de los motores fue creciendo,de los 510 hp a 11500 rpm pasaría a 750hp a 11500 rpm, pero del mismo modo creció la competencia, Ferrari presento su V6 en 1980, en 1981 Hart pone en pista su 4 cilindros turbo, BMW presenta su 4 cilindros turbo en 1982, en 1983 debutan, Alfa Romeo con su V8 , Honda con un V6, y TAG-Porsche presenta un V6 muy avanzado especialmente por ser el primer motor de F1 en contar con un control electrónico de la inyección y encendido.
La evolución de la potencia fue importante en lo 11 años de vigencia del reglamento, la potencia original de 510 hp a 11500rpm del primer Renault a los 900 hp a 11200 rpm que logro el BMW, si bien no hay datos oficiales, se comento que los BMW, disponían de una configuración especial que le permitía disponer por periodos cortos de tiempo (2 o 3 vueltas ) de mas de 1100 hp.
El primer campeón de marcas con un motor turbo fue Ferrari, en 1982, la "scuderia" repitió el titulo de constructores pero no logro el de pilotos que se adjudico Nelson Piquet. conduciendo un Brabham BMW.
Curiosamente, la Regie no logro titulo alguno en la era del turbo, solo quedo en la historia como el fabricante que desafió al convencionalismo, con un desarrollo extraordinario. La ultima evolución del V6 1.5 turbo de Renault, introdujo una innovación técnica, que es hoy usada por todos los constructores, y es nada menos que el cierre neumático de válvulas.
Disposición esquemática de los elementos, del motor EF1.

1- admisión de aire.
2- compresor.
3- conducto de aire comprimido.
4- intercambiador de calor.
5- colectores de admisión
6- ubicación del motor.
7- múltiple de escape
8- válvula de sobre presión o "waste gate"
9- turbina de accionamiento.
10- salida de escape y descarga de sobre presión.

Juan Meoniz

Fuente:
Sobrelimentacion de Motores, Juan Miralles de Imperial, editorial CEAC Barcelona, 1980
Manual de Turbocargadores, Hugh Macinnes, Prentice-Hall Hispanoamericana,Mexico 1992
Revista Corsa ( de mi coleccion)
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