Williams ¿Cosworth? F-1 Team Opciones

[pca]

Como hay pocas expectativas por no tener el apoyo de una marca automovilística, aquí hay quien opina que puede ser la revelación por su experiencia histórica con los V8. El que golpea primero golpea dos veces, aunque a la larga los recursos de las grandes marcas se acabarán notando.

Yo creo que precisamente en la época de Jaguar el motor era de la mejorcito que tendrían y ahora con Red Bull se está viendo que el equipo no lo está hacindo nada mal.

Por cierto que en principio Ford se deshizo de Cosworth y por tanto ya no tendría nada que ver. Ahora los propietarios creo que son los mismos de la Champ Car.

Sobre los pilotos: Webber, el otro Button, o bien Heidfeld y si no en último lugar Pizzonia. No me extrañaría que al final fuera Pizzonia.

[PHILIP]

Como las cuestiones termodinámicas creo que ya han sido más o menos explicadas, voy a explicar a grandes rasgos, qué es el par motor y de donde “sale”.

Empecemos por el principio, cuales son las fases de un motor Otto de 4 tiempos?

Aspiración : Se abre la válvula de admisión y se introduce el aire y el combustible. El pistón está en posición inferior (como se indica en la figura).

Compresión : las válvulas hacen vacío, el pistón sube, aumenta la presión y se mezclan los dos componentes (aire y combustible).

Combustión-expansión : la mezcla se calienta por presión y gracias a la chispa se procede a la combustión de la mezcla (se quema) y producen los gases que provocan que el pistón ejerza una violenta fuerza hacia abajo.

Escape : antes de que volvamos a abrir la válvula de admisión (1er tiempo) debemos evacuar los gases abriendo la válvula (o válvulas) de escape, por donde conseguiremos vacíar el cilindro para un nuevo ciclo.

Grafica del ciclo completo de 4 tiempos:
http://html.rincondelvago.com/files/4/7/1/000404712.png

Grafica de presión y volumen que se genera durante el ciclo:
http://html.rincondelvago.com/files/4/7/1/000404713.png

Después de ésta explicación, tenemos mas o menos claro que lo que produce la fuerza del motor es la expansión de los gases gracias a la explosión provocada. Pues bien, veamos hacia donde van todas éstas fuerzas para entender qué es el par motor.

La fuerza que provoca la expansión “F” se descompone en “Fb” que es la fuerza que va al cigüeñal y “Fn” que será la fuerza de apoyo con el cilindro.

Estamos en el cigüeñal (zona inferior del gráfico), vemos que Fb (procedente del pistón) se puede descomponer en “Ft” (fuerza tangencial a la trayectoria) y “Fr” (fuerza en radial, en dirección al centro).

Grafico:
http:// img54.imageshack.us/my.php?image=descompforces2fb.jpg

Pues bien, el momento motor es el producto de la fuerza tangencial (Ft) por el radio que describe el cigüeñal.

T = Ft x r

Si queréis hacer los cálculos con vuestros vehículos, y no sabéis cual es el radio de vuestro cigüeñal, podéis usar el cálculo aproximado de; radio de cigüeñal es la mitad de la carrera que describe el pistón. Yo realizaré el cálculo en un F1 contemporáneo:

Carrera motor: 42 mm
Radio cigüeñal: 21 mm
Par máximo F1: 340Nm
Numero de cilindros: 10
Par por cilindro: 340/10 = 34 Nm

Par (Nm) = Radio cigüeñal (mm)/1000 (cambio unidades) * Fuerza tangencial (Ft)

Ft = 34 * 1000 / 21 = 1619 Nm = 165.2 kg

Por tanto, ya tenemos una referencia de lo que debe aguantar el pistón como, por ejemplo, valor para empezar a diseñar ésta pieza (en éste caso, 165.2 kilos). Luego en la vida normal, si una pieza tiene que aguantar esos 165kg (por ejemplo) el ingeniero de turno la diseñará para que aguante como mínimo 1.5 veces ese valor (sería unos 250kg). Esto en F1 no se hace ya que, además de ser mucho mas precisos en los cálculos, todo refuerzo penaliza en peso, y ahora veremos a qué me estoy refiriendo con esto del peso.

Otro de los puntos fuertes en esto de los motores son las fuerzas inerciales internas:

Grafica evolución fuerzas de inercia a más revoluciones:
http://img178.imageshack.us/my.php?image=comparacio8zc.jpg

El gráfico en color verde simula las fuerzas inerciales que se producen en el interior del cilindro, en diferentes rangos de velocidades de giro. Fijaros que ya en 4400rpm, las fuerzas inerciales son prácticamente la mitad de las generadas por la expansión de los gases. De ahí que sean motores muy poco eficientes en éste sentido. El grafico en color negro continuo, simula la fuerza total resultante, y la de puntos discontinuos naranja, las presiones por la expansión.

La fuerza de inercia es el producto entre la masa del elemento que se mueve y la aceleración del cuerpo en m/seg2.

Pues bien, un F1 gira a cerca de 19000rpm; a esas velocidades, la aceleración del pistón está cerca de 100m/s2, por tanto, cualquier elemento interno móvil del motor debe aguantar fuerzas de 100G’s o lo que es lo mismo, el pistón antes calculado, que habíamos dicho que debería aguantar 165kg, en realidad, a causa de las fuerzas inerciales, el verdadero valor que soporta es de 100 veces su peso, por tanto 16500kg, 16 toneladas métricas (lo habré calculado bien? ).

Por supuesto, todo son valores y ejemplos aproximados, quién sabe cuales son los verdaderos.

Bueno, como veis, he querido hacer la explicación sencilla pero completa. Hay muchos, muchísimos factores mas, y también mas interesantes, pero nos meteríamos ya en cálculos imposibles y gráficas que entiendo que mucha gente no acabaría de entender.

Espero que os haya gustado.