Un cárter seco saca el suministro de aceite del motor de la bandeja y lo lleva a un depósito externo, utilizando múltiples bombas de scavenging para evacuar el cárter y una etapa de presión separada para alimentar los cojinetes. El objetivo es sencillo pero crucial: entregar aceite desaireado a una presión estable sin importar las fuerzas G laterales o longitudinales, las RPM o la actitud del vehículo. Al controlar la aireación y el deslizamiento del aceite, los cárteres secos evitan el colapso de presión en curvas largas y de altas G, así como a muy altas revoluciones del motor, mientras que disminuyen las pérdidas por viento. La compensación es el peso, el costo y el espacio para una lubricación robusta, una altura de motor más baja y un rendimiento consistente en carreras, días de pista, todoterreno y resistencia.
Los límites del cárter húmedo se hacen evidentes cuando el aceite se aleja de la toma de succión o cuando el cigüeñal bate el aceite en espuma a altas revoluciones. Ambas condiciones disminuyen el módulo de compresibilidad efectivo, la bomba ingiere aire y la presión cae, primero en transitorios y luego de forma catastrófica. Incluso con deflectores y trampillas, una aceleración lateral sostenida de 1.3 a 1.6 g y frenadas bruscas pueden revelar estos límites. Un cárter seco desacopla el almacenamiento de aceite del cárter.
Una o más etapas de recuperación extraen el aceite y los gases del cárter (y a menudo de las culatas y la tapa de distribución), dirigiéndolos a un tanque alto y con deflectores que elimina el aire. Una etapa de presión separada alimenta las galerías desde el tanque. El lado de recuperación es más grande que el lado de presión para mantener el vacío en el cárter y mantener el cárter casi seco, reduciendo la resistencia del aceite y estabilizando el suministro. Aireación del aceite: A 7000–9000 rpm, el conjunto rotativo corta el aceite en aire atrapado.
El aceite aireado es compresible, por lo que el regulador de presión busca y el grosor mínimo de la película en los rodamientos disminuye. Los cárteres secos abordan esto de dos maneras. Primero, la capacidad de recuperación combinada suele ser de 1.5 a 2.5 veces el flujo de presión, generando un vacío en el cárter de -10 a -40 kPa y una evacuación rápida. Segundo, el reservorio proporciona tiempo de residencia y desaireación a través de entradas tangenciales, pantallas difusoras y deflectores internos, convirtiendo un 20-30% de fracción de volumen de aire en la salida de recuperación en porcentajes de un solo dígito en la toma de presión.
El resultado es una presión de galería más constante de 3.5 a 5.5 bar a lo largo del rango de revoluciones. Límites y actitudes G: Un cárter húmedo bien diseñado puede mantener la presión hasta ~1.2–1.4 g laterales durante unos segundos; los mejores diseños legales para carretera llegan hasta ~1.6 g con cárteres muy profundos. Los cárteres secos manejan rutinariamente cargas laterales continuas de ≥2.0 g y frenadas de 1.4–1.6 g sin caídas de presión, porque la toma está en un tanque vertical, no en un cárter que se agita. También toleran inclinaciones sostenidas, lo que es útil para vehículos todoterreno que enfrentan pendientes de ±30–45° donde las tomas húmedas se despojan.
Los coches de resistencia reportan estabilidad de presión dentro de ±0.2 bar de vuelta a vuelta a pesar de los cambios en la carga de combustible y variaciones en la adherencia de los neumáticos. Etapas y dimensionamiento de recuperación: Los motores pequeños de cuatro cilindros a menudo utilizan de 2 a 3 etapas de recuperación; los motores en V y los motores planos suelen tener de 3 a 5 para cubrir cada compartimento, culatas y drenajes del turbo. Por ejemplo, un V8 de 5.0 L a 8000 rpm podría necesitar un flujo de presión de 40 a 60 L/min (aceite caliente, 100–120 °C). La capacidad total de recuperación sería de 80 a 120 L/min, repartida entre las etapas ubicadas en la parte baja de la tapa del motor y accionadas por una correa o engranaje.
Las líneas suelen ser de -10 a -16 (5/8–1 pulg) para mantener bajas las velocidades de succión y minimizar la cavitación. El cárter es una bandeja poco profunda con rascador y rampas direccionales; con el aceite evacuado, la cizalladura en las paredes y la resistencia del anillo disminuyen, liberando a menudo entre 1 y 3% de potencia a altas revoluciones. Compromisos de diseño: El tanque externo (con capacidad de 8 a 12 L para muchos motores de alto rendimiento) añade volumen y masa, y debe montarse en posición vertical, por encima de la entrada de la bomba y alejado de zonas de impacto. El sistema añade entre 5 y 12 kg, incluyendo bomba, tanque, líneas y un enfriador más grande.
Más aceite tarda más en calentarse; la mayoría de las configuraciones utilizan un termostato de 90 a 100 °C y un bypass para evitar el sobreenfriamiento. La ventaja es un cárter muy poco profundo—generalmente de 30 a 50 mm—lo que permite que el motor se sitúe de 20 a 40 mm más bajo, cumpliendo con los objetivos de centro de gravedad y altura del capó, así como más libertad para el subchasis o el difusor. Pero hay más puntos potenciales de fuga, un zumbido de la bomba al ralentí o con carga ligera, y los accionamientos por correa o engranaje que requieren inspección. Cuándo y por qué elegirlo: Los cárteres secos son justificados cuando el ciclo de trabajo incluye cargas laterales sostenidas altas (>1.5–2.0 g), velocidades de motor muy altas (≥7500 rpm) donde la aireación se convierte en un limitante, operación prolongada en inclinaciones o cuando el diseño exige un motor muy bajo.
También ayudan al control de emisiones al reducir el consumo de aceite en comparación con los cárteres húmedos bajo vacío alto y en curvas largas; una mejor separación aire-aceite puede disminuir la transferencia de aceite a la entrada en un 20–50%. Sin embargo, el vacío en el cárter altera la calibración del PCV; el aire de reposición debe medirse para proteger el control de lambda. El costo y la complejidad son considerables en comparación con un cárter húmedo convencional. Implicaciones: La fiabilidad mejora notablemente—sin cicatrices de falta de aceite en los rodamientos, presión y temperatura más estables, y mejor sellado de los anillos gracias al vacío en el cárter.
Las emisiones pueden beneficiarse de una menor ingestión de aceite, pero los hidrocarburos en el arranque en frío pueden aumentar ligeramente si la mayor masa de aceite se calienta lentamente sin un termostato. La manejabilidad en el mundo real es neutra si la bomba está bien aislada; el ruido y las vibraciones pueden aumentar al ralentí. Para programas de pista y resistencia, la inversión se recupera rápidamente en la vida del motor y en la consistencia de vuelta a vuelta. Para uso diario, un cárter húmedo bien diseñado con deflectores es más ligero, más barato y suficiente por debajo de ~1.3–1.5 g y con límites de revoluciones moderados.
