El Sistema de Combustible

 

 

Alejandro Fernández @soindieithurts     (Artículo publicado en 2013)

Este sistema clave se encuentra bajo dos la responsabilidad de dos equipos, el del chasis que diseña el depósito, las bombas y los colectores; y el equipo encargado del motor, responsable de la bomba principal, los filtros y los inyectores

La tarea de este sistema es la de recuperar el combustible del tanque y entregarlo al motor donde es pulverizado y mezclado con aire dentro del cilindro para generar la explosión que mueve a los cilindros, y el combustible debe llegar a los inyectores con la presión correcta para que la cantidad pueda ser controlada con gran precisión a través de una sofisticada bomba de combustible.

El sistema comienza con la celda de combustible, o sea el tanque, que se encuentra justo detrás del asiento del piloto y delante del motor y se fabrica utilizando plásticos con especificaciones militares que pueden resistir impactos de bala y debiendo contener el combustible necesario para una carrera, aproximadamente 230 litros que pesan 160 kilos. El mayor proveedor de estas celdas es la empresa ATL situada en Milton Keynes, la misma ciudad donde reside Red Bull Racing.

Las mangueras que proveen el combustible al motor poseen conexiones que se cierran automáticamente en caso de que el chasis y el motor se separen en un accidente para que no haya pérdida de combustible eliminando así el peligro de aquellos horribles incendios en los años 70.

La gasolina dentro del tanque está sujeta a grandes fuerzas G laterales y longitudinales generadas en las curvas, aceleraciones y frenadas, por lo que se halla en constante movimiento y no es sencillo extraerlo muy en especial en el final de las carreras donde el poco combustible remanente viaja descontroladamente dentro del depósito.

Para prevenir la discontinuidad en la alimentación el depósito posee cuatro bombas de baja presión que toman el líquido en las esquinas del depósito, todas ellas con filtros para prevenir el paso de impurezas, y alimentan a un colector dentro del depósito que tiene una capacidad de 3 litros o 2,5 kilogramos.

Este colector es presurizado por las cuatro bombas y contiene el combustible necesario para alimentar a la bomba principal continuamente, teniendo en cuenta que el motor a fondo consume 3 litros y medio de carburante por minuto, y su forma recuerda al tubo de los antiguos sifones de soda, solo que colocado al revés.
La próxima etapa es la entrega de combustible desde el colector a la bomba mecánica que entrega el líquido a los inyectores, y este proceso es similar al de una pistola de lavado en una gasolinera: La bomba toma agua y la expulsa a gran presión por la pistola, pistola que simula al inyector del motor y que puede activarse o no.

La bomba es enteramente mecánica y también posee un filtro en su entrada, entregando el caudal necesario de acuerdo a las revoluciones del motor, con una presión regulada a través de un mecanismo de precisión.

Al salir de la bomba el combustible pasa por un último filtro y entra a los inyectores con una presión de 95 BAR, o sea 38 veces la presión con la que inflamos los neumáticos de nuestro coche, presión que la FIA limita a 100 BAR este año y los próximos.

Los inyectores, sin entrar en mucho tecnicismo, válvulas solenoides electromecánicas de precisión, controladas por la ECU, cuya construcción y programación es igual para todos los coches, pero pueden ser calibradas dentro de ciertos parámetros dictados por la FIA. La ECU alimenta eléctricamente a la válvula, esta genera un campo magnético que mueve un mecanismo que abre el paso de combustible, y al salir del inyector este pulveriza la cantidad necesaria en el momento preciso, proporcionando la mezcla aire/combustible ideal que el motor necesita en ese momento.

El sistema de combustible no ha sufrido grandes cambios desde la introducción de los motores V8 gracias al congelamiento en el desarrollo de los mismos, siendo el único cambio de importancia el tamaño del depósito al prohibirse los repostajes en 2010. Antes contenían la gasolina necesaria hasta la próxima parada (unos 70kg) y ahora contienen lo necesario para terminar la carrera, que al ser mas grande trajo el problema de la dificultad de extraer combustible cuando esta casi vacío, solucionado con mas bombas de  baja presión, de las que hablamos al principio.

Otro de los problemas que este sistema tiene es la temperatura, o sea el calor emitido por el motor, tubos de escape y otros sistemas, a mayor temperatura el rendimiento del motor decae y dificulta el trabajo a las bombas de combustible, lo que obliga al departamento de diseño poner mucha atención a la refrigeración de todo el sistema de combustible.

De no haber existido el congelamiento en el desarrollo de motores seguramente veríamos en uso inyectores de muy alta presión, sistemas de inyección directa, múltiples inyectores por cilindro y una presión de combustible 5 veces la actual, que para explicarnos mejor es la misma que se sufre a 5 kilómetros de profundidad en el mar o bien la misma presión necesaria para levantar 50 Boeing 747.

Por último,
A 18.000 revoluciones por minuto, o sea antes de que el limitador actúe, el inyector se abre cada 6,6 milisegundos durante 2,5 milisegundos, el combustible que se expulsa en cada uno de estos eventos es de 0,05 centímetros cúbicos, aproximadamente la misma cantidad que aplica una serpiente venenosa al picar. Y el combustible empleado por el motor yendo a fondo es de entre 3,5 y cuatro litros por minuto dependiendo de las condiciones atmosféricas, siendo estos caudales la mitad de lo que empleamos a diario cuando nos duchamos.

Muchas gracias

Alejandro Fernández

2 comentarios en “El Sistema de Combustible

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