Un impresionante repaso histórico de las máquinas que se impusieron en las diversas competiciones a lo largo de los años con ayuda de la compresión. Una aventura apasionante donde la potencia era el objetivo, a cualquier precio. Culminando en la maravillosa época de los F1 Turbo (y en paralelo de los Grupo B, pero eso ya es otra historia…)
A lo largo de la historia de la competición hemos podido ver el nacimiento de infinidad inventos, ideas, combinaciones y configuraciones mecánicas, pero todas han ido siempre en búsqueda del mismo objetivo: sacar hasta el último caballo de cada centímetro cúbico disponible en el motor.
Conociendo la expresión que determina la potencia entregada por un motor
Ne = pme x Vt x n
Podemos determinar que existen tres caminos fundamentales para aumentar la potencia:
1- Aumentar el régimen de giro del motor (n)
2- Aumentar la cilindrada total del motor (Vt)
3- Aumentar la presión media efectiva (pme), ésto se puede conseguir comprimiendo el aire en la admisión antes de que entre en el cilindro, con lo que obtenemos un motor sobrealimentado.
En un motor atmosférico con los colectores de admisión y escape bien sincronizados podemos obtener un rendimiento volumétrico superior a la unidad, en torno a 1,15, en el punto óptimo de funcionamiento. En un motor turbo de carreras se puede llegar a 4, 5 e incluso más.
Para sobrealimentar motores de carreras se han utilizado dos tipos de compresores, los accionados de forma mecánica (principalmente volumétricos) y los que aprovechan la energía de los gases de escape (centrífugos).
Los compresores centrífugos se conocen desde que en 1905 Alfred Buchi lo patentara, aunque el primero en montarlo sobre un motor alternativo fue Rudolf Diesel, aun así no fueron utilizados en competición hasta la década de los 60 en Estados Unidos, dónde las carreras tipo Indy, de circuitos ovales, en las que se circula prácticamente todo el tiempo a tope de vueltas y a máxima carga permitían al turbo trabajar en la “zona buena”, por encima de los 4/5 del régimen máximo del motor.
Los orígenes del compresor volumétrico datan de 1902 cuando Louis Renault patentó un mecanismo que soplaba aire a través del carburador, en 1908, de la mano de los americanos Lee Chadwick y John Nichols nacía el primer motor con compresor de la historia, una correa plana en el volante de inercia hacía girar un compresor a 9 veces la velocidad del cigüeñal. El coche ganó su primera carrera. El camino de la sobrealimentación estaba abierto.
En Europa, de la mano de los mejores cerebros de la automoción como Sizaire o Marc Birkigt (Hispano-Suiza) nacían ideas revolucionarias para comprimir la mezcla. La Primera Guerra Mundial puso fin a estas empresas, sin embargo, este mismo acontecimiento, por medio de la aviación, hizo progresar rápidamente al compresor. Los aviones acusaban fácilmente la disminución de densidad del aire con la altura así que se les acoplaban compresores, no para conseguir más caballos, sino para que su rendimiento fuera constante.
Acabado el conflicto, en Europa, el departamento de carreras de Mercedes bajo las órdenes de un tal Ferdinand Porsche desarrolló un 6 cilindros con compresor volumétrico Roots (aunque al principio fue un Wittig volumétrico) girando a diez mil rpm, prácticamente el doble de velocidad que el cigüeñal. El coche fue inscrito en la Coppa Florio de 1921. Llegó primero, el camino estaba trazado.
Por su parte, Fiat también estaba trabajando con motores sobrealimentados, en este caso con compresores Wittig, su motor 2 litros pasó de aspiración atmosférica y 130 CV a sobrealimentación y 146 CV, es decir un aumento del 12,5%. Sin que el incremento fuera una maravilla, era suficiente para arrasar de las pistas a cualquier rival, la velocidad punta pasó de 180 Km/h a 198 con el Wittig y a 218 cuando este fue sustituido por un Roots.
Por su parte en estados unidos, Duesenberg, tomó el relevo de Chadwick y Nichols pero realizando un gran avance: por vez primera no se forzaba el aire a través del carburador sino que era la mezcla ya carburada la que se comprimía, lo cual incrementaba notablemente la potencia y reducía todos los inconvenientes que supone pasar aire a alta presión por un elemento delicado y con cambios de sección como el carburador.
En menos de un año, todos los motores sobrealimentados de Europa adoptaban esta configuración. En 1926 se limitó la cilindrada a 1500 cc. Como consecuencia se afina aún más con el uso del compresor, se trabaja en torno a 1,5 atmósferas (0,5 atm. de sobrepresión) y se rozan ya los 100 CV/litro, el primer atmosférico en alcanzar esta cifra fue el Ferrari 2.5 F-1 de 1954 que desarrollaba 255CV. Prácticamente 30 años después.
En 1928 da lugar a lo que se conoce como periodo de Fórmula Libre ya que no se impuso restricción alguna en los vehículos de competición. Esto redundó un aumento de la cilindrada, ya que es más sencillo obtener caballos a base de desplazamiento que desarrollando pequeños pero afinadísimos motores de competición sobrealimentados. Se dan así los Mercedes SSKL de 7.6 litros y 40CV/litro o los Maserati 4 litros y 65CV/litro por citar algunos.
En 1933, ante la brutal escalada de potencia y velocidad – en torno a los 250 Km/h- la C.S.I (lo que sería hoy la F.I.A) decidió poner fin a los enormes Alfa, Bugatti, Mercedes y Maserati de fórmula libre; 750 Kg en vacío y una anchura máxima de caja de 85 cm. eran las nuevas reglas del juego. Meter un seis litros y más de 300 CV en ese espacio requería poco menos que un milagro así que el compresor rugía de nuevo en los circuitos, soplando esta vez a 2 atmósferas, lo cual permitía teóricamente, si no tenemos en cuenta las perdidas por fricción y temperatura de los gases de admisión, doblar la potencia.
En 1938 un acontecimiento a priori representa el principio del fin del compresor en la competición, se reglamenta una Fórmula que permite mayor cubicaje a los coches de aspiración natural que a los equipados con compresor, concretamente 4,5 y 3 litros respectivamente, aunque por el momento los motores forzados van a seguir dominando las carreras gracias a la compresión en dos fases. Mercedes y Auto Union, en un proceso ingenioso dividieron la presión final de sobrealimentación en un número de presiones intermedias, cada una de las cuales era obtenida por un compresor funcionando en el punto de óptimo rendimiento. Es decir, cada compresor comprime un poco más la mezcla ya comprimida por el anterior. El rendimiento óptimo de un Roots se sitúa aproximadamente en 300 g/cm2.
El Mercedes W163 3L de 1939 con compresión en 2 fases desarrollaba 485 CV con unas ruedas más estrechas que un utilitario de hoy en día. De ahí viene el nombre que se le dio a la etapa del automovilismo comprendida entre 1934 y 1939: The Golden Era, dónde las cabalgadas salvajes de pilotos como Rosemeyer, Nuvolari o Caracciola hacen que deseemos haber nacido 80 años antes para haber podido conocer a cualquiera que pudiera poner a uno de esos monstruos de 500 CV en una parrilla de salida. Aquello no era cuestión de dinero, era cuestión de orgullo, de honor y las mejores marcas sólo conocían una opción: la victoria.
En 1940 el mundo está en guerra pero en Italia siguen corriéndose carreras de fórmula que darán lugar al finalizar el conflicto a la Fórmula 1, motores 1500 sobrealimentados contra 4500 cc atmosféricos.
En 1946 de entre las ruinas de toda Europa surgen cuantos vehículos no han sido destruidos por los bombardeos o se han perdido en los saqueos. Se acepta tácitamente la fórmula italiana para competir en los circuitos. Los “Alfetta” son el coche a batir: 1500 cc, sobrealimentación en 2 fases y 254 CV a 7800 r.p.m. En 1948 siguen siendo la referencia y el motor desarrolla 320 CV. Sin embargo en el 49 los Talbot Lago (atmosféricos de 4,5 L) ganan el GP de A.C.F y el de Bélgica por no tener que parar a boxes. Un motor sobrealimentado consume dos litros de combustible por Km y un atmosférico recorría algo más de 2 Km. por cada litro. Era el principio del fin.
En 1950, primer año del Campeonato del Mundo de F1, Alfa Romeo ataca con su nuevo Alfetta 158 de 350 CV a 8500 r.p.m. (233 CV/litro). Una nueva marca, Ferrari (1947), combate con un 4.5 atmosférico de 330 CV, al año siguiente (1951) aparece la versión definitiva del Ferrari, con 380 CV para enfrenarse a los 159 de alfa, turboalimentados a 3 bar y desarrollando 380 CV a 9000 r.p.m.los motores funcionaban con alcohol prácticamente puro con algo de ricino para lubricar. El mundial se lo lleva Alfa por los pelos pero es su fin en la Fórmula 1, previendo la desigual batalla para el próximo año (750 c.c. forzado vs. 2500 c.c. atmosférico) se retira con los laureles en la mano. El compresor desaparece de los circuitos europeos.
Serán los circuitos ovales tipo Indy el escenario de la reaparición de la sobrealimentación. Las condiciones de carrera, a plena carga prácticamente todo el tiempo, hacen pasar desapercibidas las inercias y el retardo en la respuesta de las grandes turbinas accionadas por los gases de escape.
Será, curiosamente, un motor europeo, el que a través de varias metamorfosis daría lugar a la “Era Turbo”. Se trataba de un cuatro en línea de 3 litros con doble árbol de levas en cabeza y 4 válvulas por cilindro diseñado por Ernest Henry con el que Peugeot dominó los Grandes Premios durante 1912 y 1913.
Tras la I Guerra Mundial, en 1920 el motor cayó en manos de Fred Offenhauser, para pasar en 1946 a manos de la Meyer & Drake. Este motor, denominado amigablemente “Offy”, dominó las carreras tipo Indy durante más de 45 años. Jamás otro propulsor tuvo una existencia tan larga y laureada en la competición, pero en 1964, Ford irrumpió en el panorama automovilístico con sus V8 atmosféricos, El Offy, como motor atmosférico había llegado a su límite de desarrollo y en Meyer & Drake no se disponía del capital suficiente para desarrollar en un corto periodo de tiempo un nuevo V8.
Sucedió que Meyer, que tenía buenas relaciones con los directivos de Ford, aceptó hacerse cargo del desarrollo de los nuevos V8 tras los malos resultados obtenidos por sus motores en el 67. Su socio, ofendido, decidió recuperar el prestigio de los motores Offenhausen como fuese, pero los Offy estaban desarrollando 420 CV (100 CV/litro) a 6000 r.p.m. mientras los V8 de ford superaban los 500 CV a regímenes de entre 8000 y 9000 r.p.m.
Un conocido de Drake, Bob de Bisschop, que era el dueño de la fabrica de turbocompresores Garrett, decidió hacer una prueba, dotó a dos Offy de sobrealimentación, el primero con turbo Garrett y el segundo con un compresor volumétrico tipo Roots. El primero, en su primer intento rozaba los 600 CV a 6400 vueltas, el segundo no llegaba a los 500 pero aun así ese año se montaron las dos configuraciones en carrera. Ese mismo año (1968) el Offy turbo pilotado por Bobby Unser ganó las 500 millas de Indianápolis y nueve de los once primeros clasificados utilizaban este motor en una de sus dos configuraciones.
Al principio los turbo Garrett, no podían soplar a más de 2 bar, la alta velocidad de la turbina, que rozaba las 120000 r.p.m. ponía en peligro los rodamientos del eje del turbo y hubo que mejorar mucho la lubricación, los cárteres también sufrían debido a las altas presiones, que hacían críticas las pequeñas porosidades en las partes de aluminio.
Ford se negó a financiar un V8 turbo aludiendo a que jamás se utilizaría en la producción en serie. El turbo había ganado la batalla en Estados Unidos.
En Europa, en 1970, los increíbles aumentos de potencia y la reducción de los tiempos de respuesta que se habían producido al otro lado del charco, llamaron la atención de los ingenieros de Porsche. Los Offy de 1972 desarrollaban 800 CV a más de 9000 r.p.m. así que en Porsche se apostó por la sobrealimentación. El motor con el que Porsche empezó a flirtear con el turbo fue el bóxer V12 de 4 litros y medio que montaba el 917, que en su versión atmosférica desarrollaba entre 520 y 550 CV. En el 71 se subió de cilindrada hasta los cinco litros, entregando una potencia de 630 CV a 8400 r.p.m.
La primera versión turbo del 917, se basaba en el 4.5 al que se le había reducido la relación de compresión de 10,5 a 6,5, (ese motor tenía que estar en el límite de funcionamiento!) y se le había reducido el cruce de válvulas. El turbo soplaba a través de una cámara de presión que alimentaba al motor de forma constante. Pronto el motor paso a ser bi-turbo, ya que un compresor por bancada de cilindros reducía considerablemente las inercias, sin embargo el coche se mostró intratable, los dos turbos Eberspacher giraban a 90000 r.p.m. entregando medio Kilo de carga de aire por segundo a 150º. El retardo del turbo era tan grande y el aumento de presión (y por lo tanto par motor) tan bestial que el coche entregaba cientos de caballos en poquísimas vueltas y de forma tan salvaje que el trompo estaba prácticamente garantizado. Un comportamiento “todo o nada” que era inaceptable para los virados circuitos del viejo continente.
En marzo de 1972 decidieron programar la bomba de inyección no sólo teniendo en cuenta el régimen de giro del motor y la posición de la mariposa de admisión sino también la presión de sobrealimentación. El resultado fue espectacular y el motor comenzó a reaccionar ante las solicitaciones del piloto. El Porsche 917 5.0 turboalimentado del equipo Penske, que desarrollaba más de 900 CV, estaba listo para arrasar en la Can Am americana. La guerra estaba servida.
Renault, aunque no era competidora directa de Porsche, también se embarco en un ambicioso proyecto con un V6 de fórmula 2 con el que dominó la especialidad derrotando a BMW, Abarth o Ford entre otros. Aproximadamente al mismo tiempo que el V6 de F2 arrasaba (1975), un joven ingeniero francés llamado Bernard Doudot, que venía de aprender el “oscuro arte de la sobrealimentación” en EE.UU. convenció a Renault para que le financiaran un proyecto Turbo sobre la base del V6 de Fórmula 2 montado sobre el Alpine Sport Prototipo pilotado por Jean Luc Thérier. El día de su debut, el coche logra la victoria en la prueba celebrada en el Circuito de Mugello.
Pero no fue tan fácil como parece, en Renault se encontraron con los mismos problemas que Porsche: el aire entraba a los cilindros a muy alta temperatura, perdiéndose mucho rendimiento termodinámico y los conductos de admisión, cargados de presión, hacían que el motor continuara cuando levantabas el pie del acelerador como si la mariposa de admisión estuviera completamente abierta. Los problemas fueron solucionándose montando intercambiadores de calor aire-aire, con los cuales se conseguía reducir la temperatura de los gases de admisión de 150 a 75 grados y montando válvulas de seguridad que evitaban la sobrepresión en los conductos de admisión cuando se soltaba el acelerador.
Simultáneamente, Renault desarrollaba un 1500 c.c. Turbo de 6 cilindros en V para F1, si bien, el Alpine Sport fue progresando hasta ganar las 24 Horas de Le Mans en 1978, en el motor de Fórmula 1, las dificultades de puesta a punto eran mucho mayores. En 1977, debuta en el GP de Inglaterra del primer F1 Turbo moderno, el Renault F1 RS01, mostrándose muy rápido pero poco fiable debido a su tendencia a sobrecalentar y romper los turbos. En 1979, en el Gran Premio de Francia celebrado en el circuito de Dijon, recordado por los aficionados por el increíble duelo entre Villenueve con un Ferrari 312T y Arnaux con un Renault igual que el de Jean Pierre Jabouille, este ultimo logró la victoria a los mandos de un RS10 V6 con turbos KKK e intercoolers. Comienza La Era Turbo de la F1.
En 1981 Ferrari, entra de lleno en la Era Turbo con su 126 C, de motor en disposición central, un V6 a 120º con turbos KKK. Brabham, que hasta el momento montaba motores Cosworth firma un acuerdo con BMW para que le suministre motores turbo, concretamente un 4 cilindros turboalimentado basado en bloque de serie de los años 50 que haría que el Brabham fuera el primer F1 Turbo en ganar un mundial (de pilotos con Piquet en 1983).
A partir de este momento comienza una encarnizada lucha por ganar caballos tarando con muelles más duros las válvulas “wastegate” y aumentando la presión de soplado del turbo hasta conseguir potencias, en las sesiones de clasificación, de hasta 1500 CV.
En 1986 el Williams FW11 con motor Honda V6 1500 c.c. Gano el mundial de constructores, aunque el de pilotos se lo llevó Alain Prost con un McLaren MP4/2. En 1987 los Williams FW 11B se llevaron el gato al agua, Piquet consiguió su tercer campeonato. Durante estos dos años de Era Turbo los Williams consiguieron 18 victorias, 16 poles y 278 puntos.
En el 88 el McLaren MP4/4 a los mandos de Prost (campeón ese año) y Senna consiguió 15 victorias de 16 posibles, 15 pole positions y 199 puntos.
En el 87 la FIA introdujo la regulación a 4 bar de las válvulas “wastegate” y en el 88 a 2,5 bar. En 1989 los motores turbo son prohibidos en beneficio de motores atmosféricos de 3500 c.c. cerrando así una de las etapas más gloriosas de la F1.
Simultáneamente, el turbo recorría el planeta exitosamente de la mano de los grupos 5 y 6, la fórmula fue creciendo y creciendo en popularidad, el público, deseoso de ver monstruos sobre ruedas, se deleitaba sabiendo que por la larguísima recta de Mulsanne, en el circuito La Sathre de Le Mans, los coches alcanzaban velocidades superiores a los 400 km/h.
Esto, que en cierto modo estaba empezando a eclipsar el gran circo de la Fórmula 1 propició que en 1989 la FIA introdujera nuevas normativas con el fin de limitar las prestaciones que en un principio fueron encaminadas a reducir el consumo fomentando un campeonato más orientado hacia la resistencia. Los motores turbo ya no tenían sentido, 1994 fue el año del ultimo grupo C (sucesor del grupo 6). El ultimo grupo C en ganar una carrera de las 24 horas de Le Mans fue el Porsche 962C. Muerto el grupo C, se daba paso a la categoría GT1 como máxima expresión de las carreras de resistencia de prototipos. Cómo grandes creaciones Turbo de la época podríamos escoger al Toyota GT1-LM que rozó el triunfo en varias ocasiones entre 1995 y 1998 con motor V8 sobrealimentado con 2 turbos Garret.
Pero no fue hasta 2000 cuando el Turbo, como el ave Fénix, resurgió de sus cenizas, arrebatándole la corona a BMW de la mano de Audi y su fantastico R8 Bi-Turbo de inyección directa de nafta.
El escenario que le vio morir, le daría de nuevo la vida, una vida cuyo legado es el R10 TDI, ganador de las últimas ediciones de las 24 Horas de Le Mans, un hijo maldito impulsado por un corazón Diesel que gana carreras consumiendo menos y no corriendo más, un motor sin alma, nacido por y para vender utilitarios, porque todo el mundo sabe que los motores de verdad, los de carreras, son los nafteros.
