Cómo trabajan en la F1 para llevar el rendimiento y la resistencia de los motores al límite
Cada automóvil solo puede usar tres unidades híbridas con turbocompresor de 1600 cc, mientras que las unidades de combustión interna aceleran a 15.000 rpm y producen más de 700 CV
La Formula One es el campo de pruebas definitivo. Todo un emblema mundial con una disputada competencia representa la cumbre del deporte de motor. Por eso, los fabricantes lo identifican como el ruedo perfecto para hacer gala de la innovación técnica. Esta búsqueda de la excelencia es la inspiración detrás del acuerdo de colaboración entre Castrol y el Renault F1 Team .
Juntos nos esforzamos por ganar contra los oponentes más duros. Los m otores de F1 modernos son increíblemente sofisticados . Durante la temporada de 21 carreras, cada automóvil solo puede usar tres unidades híbridas con turbocompresor de 1600 cc, mientras que las unidades de combustión interna aceleran a 15.000 rpm y producen más de 700 CV. En un entorno donde el éxito y el fracaso se calculan en milisegundos, la más mínima ventaja es crucial. Además del trabajo de los ingenieros en Enstone, en el Reino Unido, y Viry-Châtillon, en Francia, en el Renault F1 Team colaboran los ingenieros de Castrol en el centro de investigación y desarrollo global de Castrol en Pangbourne, Reino Unido, así como en circuito.
Trabajar en Formula One no es nada fácil, ya que es uno de los deportes con mayor presión del mundo y lo lleva todo hasta límites extremos. «Cualquier avance que podamos lograr mediante tecnologías de lubricantes a medida que aporten ventajas graduales a su rendimiento, reduzcan el tiempo por vuelta en millonésimas de segundo y los acerque a la clasificación, consigue que completen la carrera más rápido», explica Will Pickford , director de Tecnología de Castrol para Europa y África. «Ese es nuestro objetivo».
Tres enemigos
El desarrollo conjunto de lubricante para F1 debe superar los límites normales combatiendo los tres enemigos del rendimiento del motor : la fricción, la rotura y la aireación. La fricción entre las superficies de un motor le resta potencia e incrementa el consumo de combustible para rendir, y con la limitación del combustible a 110 kg en 2019 esto no puede ocurrir. «Quedan lejos los días en que podías quemar tanto combustible como quisieras y volver a repostar», explica Pickford. «Reducir dicha fricción supone un menor consumo de combustible para conseguir la misma potencia».
Los fallos del motor son espectaculares, muy visibles en circuito y muy costosos tanto en un campeonato como para la reputación de la marca. «El lubricante es una parte esencial del motor», añade Pickford. «La ingeniería de superficies, los materiales, los acabados y la interacción con el lubricante se engloban en un diseño conjunto en el que trabajamos con nuestros ingenieros. Debemos conseguir que dure».
La aireación es otro de los enemigos del lubricante. Es una peculiaridad de los motores de alto rendimiento y, en particular, de los motores que trabajan a alto régimen. «Bien pensado, nada agita más ni mezcla tanto con aire un lubricante como algo que gira a muchas revoluciones», añade Pickford.
Las ventajas de la co-ingeniería
La F1 exige el mejor trabajo y rendimiento en equipo , y ese trabajo empieza mucho antes de que los monoplazas lleguen al circuito. Durante los largos meses sin competición, los diseñadores y los ingenieros se esfuerzan para obtener el máximo rendimiento tanto del chasis como del motor. En los vehículos de carretera convencionales, los lubricantes son cada vez menos viscosos por la exigencia de mejorar la economía de combustible, en cambio, la F1 va un paso por delante, aunque los materiales y componentes empleados no son necesariamente adecuados para la producción en serie.
El trabajo de Castrol en el motor no consiste solamente en suministrar un lubricante de motor de alto rendimiento, sino en colaborar con el Renault F1 Team para incrementar el rendimiento y la fiabilidad en un proceso que denominan «co-ingeniería». En este sentido, los fluidos se diseñan específicamente para el Renault F1 Team, ni siquiera para la Formula One en general. «Mediante la co-ingeniería intentamos obtener el máximo rendimiento para una combinación de mecánica y lubricante, con la intención de conseguir juntos más que por separado», explica Pickford.
«El resultado es superior a la suma de las partes. El único modo de conseguirlo es trabajar estrechamente con un colaborador técnico que comprenda y reconozca que no se trata tan solo de añadir un lubricante a un motor cuyo diseño ya está definido. Es fundamental que el lubricante sea considerado un componente más del motor, como un pistón, una biela o un cojinete. Al trabajar conjuntamente en ese programa de ingeniería y desarrollo, podemos crear una combinación de mecánica y lubricante que ofrezca el mejor rendimiento ».
Esta filosofía no es nueva para Castrol, que ya empleó esta metodología con éxito en su relación con BMW en F1 en 2004. En aquellos tiempos la planta motriz era tremendamente diferente: el Williams FW26 pilotado por Juan Pablo Montoya estaba propulsado por un motor BMW V10 de tres litros con unos 900 caballos de potencia. Los ingenieros de BMW consideraban que no podían superar el límite de 19 000 RPM. «En BMW nos decían que sencillamente no era posible, pero partían de la base de que el lubricante es un componente fijo», explica Pickford. «No se consideraba un factor variable, sino que, en el diseño básico del motor, el lubricante se trataba como una constante. Conseguimos hacer funcionar esa relación y, trabajando en detalle con ellos, les hablamos sobre el diseño de los cojinetes».
«Acabamos trabajando con fluidos de viscosidad ultrabaja, muy inferior a cualquier producto que hubieran usado antes, combinada con tecnologías inteligentes en materia de sistemas de aditivos. Al rediseñar su sistema de cojinetes con tolerancias más reducidas, pudieron disminuir la fricción hasta un nivel en que el motor podía ir un poquito más allá, rendir ese poquito más».
Parte del desafío técnico radica en afrontar problemas diferentes a medida que la temporada avanza para el equipo. Hay que solucionar urgentemente los contratiempos inesperados, planificar con mucha anticipación y reaccionar rápidamente en aquellas áreas que permitan mejorar el rendimiento. Castrol recurre a todo un abanico de asesores y expertos de todo el sector con muchos años de experiencia; de ahí procede gran parte de la innovación. En su proceso de innovación, los equipos deben dejar de lado la idea de usar lubricantes destinados a vehículos normales: ¿cómo hacemos el mejor producto para esta aplicación concreta?
Mantener el ritmo en circuito
Una vez dicha tecnología se ha implementado en el vehículo, la labor de Castrol continúa. Cuando el RS19 llega finalmente a las pistas, Castrol se pone a su disposición con todo un dispositivo móvil de asistencia en circuito y colabora estrechamente con el equipo para analizar el rendimiento y supervisar el control de calidad. Hay que tomar en consideración muchos riesgos y elementos complejos, como la contaminación del combustible, y comprender la mecánica a través de los aspectos visibles del rendimiento del lubricante en el motor, la caja de cambios y el desgaste del metal. El equipo hace un seguimiento constante de los datos y su evolución prevista, y emite las alertas correspondientes para permitir una reacción rápida del equipo. Las tareas principales en circuito incluyen el control de calidad de cualquier producto suministrado, barril por barril, así como la supervisión de la progresión del desgaste en dichos motores, para comprobar que se mantienen dentro de los límites esperados.
El lubricante se comprueba utilizando un espectrómetro de electrodo de disco rotatorio para analizar una muestra enviada de lubricante de motor. «Se trata de un tipo de equipo disponible para todo el sector, pero lo importante para nosotros es qué hacemos con ello y cómo interpretamos los datos», explica Pickford. «Cuando los automóviles ruedan por el circuito, a lo largo del fin de semana, cada vez que entran en boxes, los miembros de nuestro equipo están entre los primeros en llegar al vehículo, ya sea para la primera instalación o al final de cada sesión. Extraen una muestra de lubricante de motor. A continuación, lo envían rápidamente a la estación de trabajo. Dos minutos o dos minutos y medio después de la llegada de los monoplazas a boxes, podemos obtener una muestra de lubricante de motor, meterlo en la máquina, efectuar nuestro análisis y obtener los datos correspondientes para comunicar al equipo cuál es el estado del motor».
El espectrómetro quema el lubricante. Se trata de una fuente de energía de alta intensidad que inflama la muestra de lubricante y, por lo tanto, la quema. Al quemarse, el lubricante emite diferentes frecuencias de luz en función de qué elementos contenga, mientras que el brillo de dicha luz de colores representa el grado de concentración de dichos elementos.
A partir de la concentración de metales como el hierro, el cobre, el plomo, el titanio y el cinc, es posible explicar a los ingenieros del Renault F1 Team de dónde procede el desgaste del motor y a qué ritmo se está desgastando. «Estudiamos estas concentraciones en partes por millón teniendo en cuenta el kilometraje del motor y lo que vemos es una evolución de la composición elemental, que se incrementa con el tiempo, lo cual es totalmente normal», continúa Pickford. «La constatación de que uno o varios elementos están por encima de lo previsto indica que algo está pasando en el motor. En esencia, es como un análisis de sangre sobre su estado».
«Es igual que si se encuentra mal, va al médico y le toman una muestra de sangre para comprobar su estado de salud porque es mucho más fácil que una operación quirúrgica. En la F1, de acuerdo con la normativa, el equipo no puede abrir el motor para ver qué sucede. Al tomar la muestra de lubricante de motor, puede realizar ese análisis de sangre del motor sin tener que tocarlo para comprobar qué pasa».
El objetivo de todo este esfuerzo es que el equipo rinda a plena capacidad. Además, Castrol aprovecha lo que aprende en los deportes de motor para aplicarlo con sus equipos de desarrollo de productos, de modo que el Castrol EDGE que los clientes utilizan en carretera se beneficia de todo ese conocimiento procedente de la competición de Formula One.
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