SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE EN UN F1

Bueno amigos, después de conocer en un artículo anterior la estructura y ubicación del depósito de combustible, hoy vuelvo al apartado técnico para mostraros la segunda entrega sobre este tema y en esta ocasión me voy a centrar en el elemento encargado de suministrar el combustible almacenado en el depósito al motor, el sistema de combustible o sistema de alimentación de combustible en un F1.
Como dije hace algunas semanas, es un sistema clave en la F1 e implica un trabajo importante de diseño por parte de varios departamentos de desarrollo, destacando los del motor y el chasis. Cuando hablamos de los depósitos, puse especial énfasis en el trabajo realizado en el diseño del chasis ya que en ellos recae la tarea de su ubicación como de la colocación de las bombas de elevación. Bien, en este apartado vamos a centrarnos en la labor realizada por los encargados del motor ya que ellos deben asumir la responsabilidad de la bomba principal de combustible, filtros e inyectores. Pues nada, abrocharos el cinturón que arrancamos.
La tarea del sistema de combustible del motor es conducir el combustible desde el depósito de gasolina y entregarlo al motor en el que se pulveriza en la trompetas para mezclarse con el aire en el camino hacia el cilindro, en donde dicha mezcla se enciende para generar la fuerza que hace mover al coche, el par de torsión.

 
La estructura del sistema de combustible del coche de Fórmula Uno se puede resumir en cuatro elementos principales: la bomba (1) aspira el combustible del depósito por medio de un conducto de succión pequeña (2), que puede recoger el combustible incluso cuando el nivel en el tanque es muy baja . El combustible se transfiere entonces a un conducto principal central (3). Este está conectado a un conducto final (4), que es a su vez vinculado a un sistema de inyección del motor.
Vamos por partes para facilitar la tarea de comprensión.

Depósito de combustible. 

Corte del depósito del Sauber.

El sistema de combustible se inicia con la pila de combustible o depósito (tanque), que se encuentra dentro de la monocasco y está situado detrás del conductor, pero en la parte delantera del motor. Se asigna un importante cometido a estos depósitos, que además de un almacén portátil de alta seguridad son el primer peldaño del circuito de alimentación, toda vez que contienen los filtros, bombas y circuitos de respiración correspondientes. En su interior hay una serie de compartimentos donde se sitúan los sistemas que bombean el combustible hacia el motor y evita que el combustible se mueva aleatoriamente y con gran energía en el interior del tanque gracias a las fuerzas producidas por aceleraciones, frenadas, etc. Estos movimientos dejarían en determinados momentos en vacío a la bomba de combustible, que no podría bombearla al motor. Por eso son necesarios los compartimentos, con pequeñas puertas que sólo dejan pasar el combustible en una dirección.

Bombas de elevación de combustible.

La función de estas piezas es succionar el combustible situado dentro del depósito para canalizarlo hacia el motor. El tanque contiene una serie de "bombas de elevación", por lo general 3 o 4 distribuida por varias partes del depósito, normalmente en sus esquinas para asegurar una perfecta y continua alimentación. Son bombas de baja presión accionadas eléctricamente. En la entrada de estas bombas se colocan filtros para proteger de los daños que se le pueda causar al motor ​ por las posibles impurezas que puedan haber en la célula de combustible. Una vez las bombas de elevación absorben la gasolina la envían a un recipiente más pequeño dentro de la celda de combustible de unos 3 L  de capacidad conocido como "colector" mediante las mangueras de alimentación. Estas tuberías están equipadas con unos sistemas de acoplamientos especiales para que en el caso que el motor y el chasis se separan en un accidente, el combustible no puede escaparse por  la manguera rota.

Colector.

Esta es una de la pieza más simple del sistema pero que mayor importancia tiene. Realmente es un depósito auxiliar de seguridad y se utiliza para evitar que falte suministro al motor cuando los niveles de combustible sean bajos y las bombas de elevación mantengan un flujo intermitente de gasolina, sobre todo teniendo en cuenta que un motor, cuando trabaja al máximo de revoluciones necesitará hasta 3,5 L / min de combustible. El colector se mantiene en unas condiciones de baja presión por la acción de las bombas de elevación y contiene suficiente combustible para alimentar la bomba principal de forma continua.

Bomba principal de la gasolina.
 

Bomba principal del Arrows.

La siguiente etapa, la alimentación del motor. En esta fase entra en escena la bomba principal de gasolina. Bien, como hemos visto, en el colector tenemos una determinada cantidad combustible que se utilizará para alimentar los inyectores del motor. Para ello se utiliza esta bomba. Su funcionamiento es mecánico y debe ser protegido por otro filtro muy fino en la entrada. Esta bomba suministra el flujo de combustible proporcional a las revoluciones por minuto (RPM) del motor. Esto quiere decir que a mayor régimen, mayor flujo. Para que coincida el combustible suministrado con el combustible requerido, la bomba principal tiene un mecanismo de desplazamiento variable accionada por un dispositivo muy sofisticado que regula  la presión.
Este tipo de bombas trabajan a unas presiones muy altas. En un F1 suministra a los inyectores el combustible a una presión de unos 95 bar. Los reglamentos técnicos prohíben una presión superior a 100 bar.


Riel de combustible

Después de pasar a través de la bomba y un filtro final, la gasolina llega por fin a la meta pero antes tiene que pasar por el riel de combustible. Básicamente  es un acumulador de presión, situado después de la bomba de gasolina. Como he dicho, de la bomba sale el combustible a una elevada presión. La función del riel es mantener la presión elevada y tener una reserva de gasolina para suministrar a  los inyectores.

 Un inyector es un dispositivo utilizado para bombear fluidos utilizando el efecto Venturi. Utiliza un fluido a alta presión que sale por una boquilla a alta velocidad y baja presión. El combustible es entregado cuando se abre el inyector, entregando la gasolina a mucha velocidad pero a baja presión que se mezcla con en el aire de la admisión. Esta mezcla se realiza el instante justo que el  ciclo del motor  permite conseguir un llenado óptimo del cilindro.
En la F1 la inyección es indirecta ya que se pulveriza el combustible para mezclarse con el aire antes de la cámara de combustión, en el colector de admisión. Recordar que los motores turbo F1 del 2014 tendrá por normativa que tener el 75% de la inyección  directa y el 25%  restante indirecta. 
Gracias a la electrónica de hoy en día, son indiscutibles las ventajas de la inyección electrónica. Es importante aclarar que en el presente todos los Calculadores Electrónicos de Inyección (mayormente conocidos como ECU "Engine Control Unit" o ECM "Engine Control Module") también manejan la parte del encendido del motor en el proceso de la combustión. Aparte de tener un mapa de inyección para todas las circunstancias de carga y régimen del motor, este sistema permite algunas técnicas como el corte del encendido en aceleración (para evitar que el motor se revolucione excesivamente), y el corte de la inyección al detener el vehículo con el motor, o desacelerar, para aumentar la retención, evitar el gasto innecesario de combustible y principalmente evitar la contaminación.  

Como vemos a todo éste sistema hay que darle mucha importancia ya que de el depende el máximo rendimiento que se le pueda dar al motor. Todo este circuito tiene una sola finalidad, que  el combustible  sea entregado a los inyectores a la presión correcta. La cantidad inyectada se puede dosificar con precisión, y es la bomba la encargada de hacerlo. A estas variaciones en la cantidad de combustible inyectada, que se pueden aumentar y regular mediante la variación de presión se le llama mapa de motor y se puede controlar desde el volante del piloto.
Bueno amigos, espero que os guste y hasta una próxima entrega, pero eso será otra historia.