David Gailey

El sector del automovilismo es uno de los más competitivos del mundo. Los equipos de carreras siempre están buscando la más mínima ventaja sobre otros equipos. Este mercado tan competitivo supone una gran oportunidad para que los distribuidores de gasolina y los fabricantes de equipos ayuden a desarrollar nuevos productos y/o procesos para que los coches vayan más rápido y las paradas en boxes sean más fluidas.

Durante muchos años, la NASCAR, la IRL, la CART y otras ligas de carreras han pensado poco en mejorar el rendimiento de los equipos de control de la presión y el flujo de gas.  Recientemente, sin embargo, los equipos han comenzado a darse cuenta de que este es un área que puede producir mejoras significativas en la reducción de los tiempos de parada en boxes y el ahorro de costes en el equipo.

Uso de Gases

Todos los equipos utilizan gases de soldadura (Ar, CO2) para construir y personalizar los chasis. Además de estos gases de soldadura tradicionales, se utiliza una enorme cantidad de nitrógeno para alimentar las herramientas neumáticas y para suspender los coches durante las paradas en boxes. La mayoría de los equipos cuentan con grandes carros portátiles que albergan de tres a seis cilindros de nitrógeno y los equipos casi siempre tienen más de un carro, por lo que, si surgen problemas durante una competición, se puede disponer fácilmente de una configuración duplicada. Teniendo en cuenta que sólo en Estados Unidos hay cientos de equipos de carreras profesionales y miles de equipos amateurs, se trata de un mercado de gas y equipos enorme.  Y en todo el mundo, las carreras profesionales son aún más populares que en los Estados Unidos.

Aparte de los gases de soldadura, hay principalmente dos áreas de uso de gas en los deportes de motor: la eliminación de neumáticos y los sistemas de suspensión a bordo.  Las pistolas de desmontaje de neumáticos suelen estar hechas a medida para cada configuración de neumáticos.  La NASCAR y la IRL, por ejemplo, pueden no asegurar las ruedas de la misma manera.  Las tuercas que fijan las ruedas tienen un par de apriete muy alto y requieren pistolas de impacto de gran caudal para su extracción. Las presiones de trabajo típicas están en el rango de 150-350 psig para estas pistolas.  Para evitar restricciones y asegurar un flujo adecuado, los ingenieros deben tener cuidado de dimensionar correctamente su regulador de gas comprimido que alimenta estas pistolas.  El caudal del regulador de suministro, así como de las mangueras y los accesorios aguas abajo, afectará directamente a la rapidez con la que se pueden retirar las tuercas de las ruedas.  Un regulador que tenga un coeficiente de flujo (Cv) pequeño será restrictivo y no suministrará el volumen de gas necesario a la pistola, o bien, puede requerir presiones excesivas (más de lo que la pistola puede soportar) para alcanzar los caudales necesarios para extraer rápidamente la tuerca.

Los sistemas de suspensión a bordo se utilizan principalmente en las carreras de la IRL, la CART y la Fórmula 1.  Las ligas de carreras NASCAR, ARCA y Busch utilizan gatos de coche manuales durante las paradas.  Estos sistemas de suspensión a bordo utilizan nitrógeno o aire comprimido junto con cilindros o bombas neumáticas para levantar el coche. El objetivo principal es levantar el coche en el menor tiempo posible durante una parada. Un sistema de control de flujo de nitrógeno correctamente dimensionado puede conseguirlo en unos 0,9 - 1,2 segundos. Las presiones de trabajo típicas son de 400-600 psig.  Muchos equipos intentan utilizar reguladores de soldadura estándar para esta aplicación.  Los reguladores de soldadura estándar son demasiado restrictivos en cuanto al caudal para funcionar de forma óptima en esta operación y darán lugar a un aumento de los tiempos de parada.

Cuando se diseña un sistema de control de presión y flujo, es imperativo que se evalúe cuidadosamente la idoneidad de cada componente individual en función de los requisitos de flujo previstos.  En el caso de los deportes de motor, los ingenieros deben tener en cuenta el regulador de gas comprimido, los accesorios de conexión rápida y la manguera o tubería flexible utilizada.  A continuación se ofrecen algunas directrices generales para la elección de estos componentes.

Reguladores de Gas Comprimido
Muchos ingenieros en el campo de las carreras no dimensionan adecuadamente un regulador de nitrógeno para su uso previsto.  Por ejemplo, los reguladores de soldadura estándar tienen coeficientes de flujo en el rango de 0,1 a 0,3.

El flujo a través de estos reguladores sería adecuado si las presiones de trabajo fueran superiores a 500 psig, pero la mayoría de las herramientas neumáticas no están clasificadas para presiones tan altas. De hecho, la mayoría de los equipos no utilizan más de 250 psig para las pistolas de rueda. En este caso, deben utilizarse reguladores con un rango de salida de 400-500 psig.  Esto permitirá los ajustes debidos a las caídas de presión a través de los accesorios y las mangueras.

Los ingenieros deben utilizar reguladores de gas comprimido con un Cv no inferior a 0,5.  La mayoría de los fabricantes de reguladores publican la información sobre el Cv en sus catálogos de productos o, si no es así, esta información estará fácilmente disponible poniéndose en contacto con el fabricante.  Además, busque reguladores con puertos de salida mayores que ¼" NPT.

Muchas veces un regulador puede tener una capacidad de flujo adecuada, pero el accesorio de salida es demasiado restrictivo.  Deben utilizarse racores de salida de al menos 3/8" NPT, Schedule 80.  Se pueden utilizar accesorios Schedule 40 si no se superan las presiones de trabajo del accesorio.

No cometa el error de utilizar reguladores de tipo pistón para aplicaciones de deportes de motor. Los ingenieros deben utilizar siempre reguladores de diafragma para presiones inferiores a 1000 psig, especialmente en aplicaciones en las que se necesiten altos caudales a presiones relativamente bajas. Los reguladores de pistón tienen un Cv bajo y una regulación de caudal muy pobre.  Esto suele provocar grandes cambios en el caudal si se producen pequeños cambios en la presión de salida del regulador.  Además, el caudal disminuye, a medida que la presión del cilindro decae, más rápidamente que los reguladores de diafragma.

Accesorios de Conexión Rápida
Sólo hace falta un eslabón débil para romper el rendimiento de un sistema de control de caudal.  Su regulador puede ser capaz de dividir el Mar Rojo, pero si el racor de conexión rápida no está bien dimensionado, no tendrá un caudal adecuado.  Los racores de conexión rápida son muy importantes para los equipos de carreras debido a la necesidad de cambiar rápidamente de una configuración a otra.  Hay literalmente miles de estos racores en el mercado. Es extremadamente importante elegir un conector rápido con un Cv mayor que el del regulador para asegurarse de que no restringirá el flujo del regulador.  La mayoría de los equipos utilizan conectores con un Cv de al menos 1,0.  Los conectores de este tamaño suelen tener accesorios de tubería de 3/8" o ½".

Tamaño de la Manguera/Tubo
Del mismo modo, la manguera utilizada debe ser de gran tamaño para garantizar que no restrinja el flujo. Hay que tener en cuenta la longitud de la manguera o del tubo. Se debe utilizar una manguera de ½" de diámetro interior como mínimo si la longitud es de 12 pies o menos. Si las mangueras deben ser más largas, sería aconsejable una manguera de 1" de diámetro interior.  Además, normalmente se producirá una caída de presión a través de una longitud determinada de manguera, por lo que es necesario tenerlo en cuenta al establecer las presiones de trabajo.

Si se siguen estas directrices generales, los equipos de carreras pueden obtener un rendimiento óptimo con sus equipos de control de presión y flujo.  Varias escuderías Cart, IRL y NASCAR ya han rediseñado sus equipos y están cosechando los beneficios de un sistema de nitrógeno correctamente diseñado en tiempos de parada en boxes más cortos. Esta no es una pequeña victoria porque, en esta industria, 1 segundo a 200 mph le pondrá 293 pies más cerca de esa bandera a cuadros.

David Gailey es el director de Productos Especiales de The Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Lleva 27 años en Harris y fue presidente del Comité de Aparatos de Gas Industriales de la CGA.