Con l’aumento delle gare in una stagione di Formula 1, le Power Unit svolgeranno un ruolo fondamentale nella lotta per il mondiale. Oggi andiamo ad analizzare un componente che quasi mai viene preso in considerazione, ma che svolge un ruolo determinante nell’affidabilità dei motori: la gamma di lubrificanti di F1 a elevate prestazioni. f1
Perché utilizzare i lubrificanti in Formula 1?
I lubrificanti svolgono un ruolo fondamentale nelle monoposto di Formula 1. L’obiettivo principale è contrastare i tre “nemici” del motore: guasti, attrito e areazione. Per spiegare il ruolo svolto dai lubrificanti nella corretta gestione dei motori, abbiamo avuto modo di raccogliere l’intervista a Will Pickford, Technology Manager di Castrol per l’Europa e l’Africa. lubrificanti F1
I guasti al motore sono un evento drammatico che, se si verificano in gara, mandano in fumo l’intero lavoro di un weekend. Ed è proprio la “fumata bianca”, che altro non è olio che brucia, a rivelare un guasto al motore. “L’olio è parte integrante del motore”, spiega Pickford.
È la co-ingegnerizzazione, frutto di una stretta collaborazione tra Castrol e Renault, che contribuisce a ridurre i costi di sviluppo di nuovi oli e migliorarne le prestazioni nella battaglia per raggiungere i primi posti della griglia. “Le superfici, i materiali, le finiture e l’interazione con l’olio fanno parte di un progetto unico, a cui lavoriamo con gli ingegneri. Il risultato deve durare nel tempo”.
L’attrito fra le superfici del motore gli sottrae potenza, fondamentale per sfruttare i rettilinei dei circuiti, e richiede un consumo superiore di carburante a parità di prestazioni; una condizione inaccettabile, dal momento che il carburante è stato limitato a 110 kg per il 2019.
“Sono finiti i giorni in cui si poteva bruciare tutto il carburante che si voleva per poi fare rifornimento. Ridurre l’attrito significa usare meno carburante per ottenere la stessa potenza”, continua Pickford.
Infine c’è l’aerazione dell’olio, una peculiarità dei motori ad alte prestazioni, in particolare di quelli a elevato numero di giri. “È abbastanza intuitivo: in presenza di giri molto elevati, l’olio viene agitato e l’aria riesce a penetrarvi”, conclude Pickford.
Castrol e Renault insieme per tornare al top
Il regolamento tecnico della F1 non impone l’utilizzo di oli standardizzati; ogni team ha dunque la possibilità di scegliere un partner per la fornitura di oli e lubrificanti per migliorare per prestazioni in pista, un’ulteriore variabile per competere con i team rivali. lubrificanti F1
Il lavoro di Castrol sul motore non consiste nel fornire un olio motore a elevate prestazioni, ma più in generale nel collaborare con Renault per migliorare le prestazioni e l’affidabilità. A conti fatti, i lubrificanti vengono progettati specificamente per i motori Renault e non per le caratteristiche generali di un motore di F1.
“La co-ingegnerizzazione è un processo nel quale tentiamo di ottenere le massime prestazioni dalla combinazione di componenti del motore e olio; l’idea è che insieme possiamo ottenere risultati superiori a quelli che raggiungeremmo individualmente”, spiega Pickford.
“Il totale è maggiore della somma degli addendi presi singolarmente. Possiamo riuscirci solo collaborando a stretto contatto con un partner consapevole che non è sufficiente mettere olio in un motore dal design già definito. L’olio va considerato come un vero e proprio componente del motore, come un pistone, una biella o un cuscinetto. Collaborando su un programma di sviluppo e sugli aspetti tecnici, possiamo giungere a proporre una combinazione di hardware e olio che funziona e garantisce le migliori prestazioni”.
Una decina d’anni fa era impensabile investire in sviluppo per migliorarne le prestazioni di oli e lubrificanti. Lo sanno bene i tecnici di BMW che nel 2004 erano convinti di non poter superare il limite dei 19.000 giri al minuto del motore V10 3.000cc della Williams FW26.
“Non lo vedevano come una variabile – continua Will Pickfor – ma come una costante nella progettazione del motore di base. Il nostro rapporto poi è decollato e, lavorando gomito a gomito con loro, abbiamo cominciato a discutere della progettazione dei cuscinetti.”
“Abbiamo finito per utilizzare lubrificanti dalla viscosità estremamente ridotta, molto più bassa di qualsiasi prodotto avessero usato in precedenza, e una serie di soluzioni tecnologiche brillanti per i sistemi di additivi. Riprogettando il proprio sistema di cuscinetti con tolleranze più rigide, sono stati in grado di ridurre l’attrito a un livello che consentiva al motore di salire ulteriormente di giri e di essere un po’ più performante”.
La FIA ha dato ai team hanno piena libertà nella scelta dei fornitori dei lubrificanti, ma tutto l’olio utilizzato in un weekend di gara deve essere in linea con le normative. Nello specifico gli oli devono rispettare l’Articolo 20 del regolamento tecnico, che impone determinati livelli di viscosità e richiede che l’olio motore sia prodotto e utilizzato solo come lubrificante e non per scopi diversi. “Le norme sull’olio sono estremamente recenti, in continua evoluzione, e sono nate per impedire che qualcuno possa pensare di utilizzare l’olio motore come ulteriore fonte di energia da bruciare nel motore”, spiega Pickford.
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Castrol fa parte del FOFAP (F1 Fuels Advisory Panel), insieme agli altri fornitori di olio del campionato. Ci sono normative sugli additivi consentiti, che lasciano comunque molto spazio allo sviluppo tecnologico. “Tendenzialmente, ci avvaliamo delle stesse materie prime che utilizziamo per le autovetture di serie. Tuttavia, mentre in queste ultime, per questioni di filiera o praticità, dobbiamo limitare il numero di potenziali ingredienti,;in F1 possiamo avere un approccio più ampio, perché l’olio viene prodotto in quantità minime”, prosegue Pickford.
Il lavoro di un progettisti di lubrificanti non termina con la fornitura degli oli.
Nel caso di Renault, l’olio motore viene controllato a campione ogni qual volta le monoposto rientrano ai box. Viene utilizzato uno spettrometro con elettrodo a disco rotante che eccita il campione d’olio e, così facendo, lo brucia. L’olio emette così frequenze di luce diverse a seconda degli elementi che contiene, e la brillantezza dei colori esprime la concentrazione.
Dalla concentrazione di metalli come ferro, rame, piombo, titanio e zinco gli ingegneri del team Renault possono comprendere da dove provenga l’usura del motore e a quale velocità si stia verificando. “Rileviamo queste concentrazioni in parti per milione a fronte del chilometraggio del motore e visualizziamo una;traccia della composizione degli elementi che aumenta nel tempo, come è normale che sia. Se il valore di uno o più elementi si innalza nettamente, significa che all’interno del motore sta accadendo qualcosa. È l’equivalente di un esame del sangue senza dover aprire il motore”, conclude Pickford.
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