Tutorial: Suspensión, frenos y ángulo de caída

Los frenos de un F1 son la parte del monoplaza que logra la disminución de velocidad en las curvas. La energía no se pierde, se conserva siempre, aunque puede transformarse. La energía cinética de un monoplaza se convierte en energía calorífica al frenar, lo cual causa que el coche pierda esa energía cinética y por ello disminuya su velocidad. Los frenos tienen dos partes más importantes: el disco y las pinzas. Esto lo podemos apreciar en muchos coches de calle (algunos llevan frenos de tambor), un disco y en una parte dos piezas metálicas que lo presionan para que frene. La fricción causa un aumento de la temperatura de estos. En los coches de calle, la fatiga empieza al de pocas frenadas fuertes, esto significa que los frenos pierden su capacidad de disminución de la velocidad. Los frenos de los coches de calle son metálicos y como mejor trabajan es a bajas temperaturas. También existen frenos cerámicos y de carbono. Estos últimos son mucho más efectivos y aguantan muchas más frenadas sin disminución de sus prestaciones. Los de carbono se usan casi únicamente en la F1 ya que son muy caros y se tardan bastante tiempo en fabricar. Tienen una peculiaridad, trabajan mejor a altas temperaturas. Esto quiere decir que como más rinde es con una temperatura superior a la normal. Por eso es tan importante calentarlos en la vuelta previa a una carrera. Pero el problema aparece cuando esta temperatura tan alta no cesa. Los frenos alcanzan hasta 900 grados en las frenadas fuertes y se ponen incandescentes. Por ello es necesario rebajar esa temperatura. Si eso no ocurre los frenos se desgastarán y perderán prestaciones. Esto ocurre en circuitos sin largas rectas y con curvas de baja velocidad. Para refrigerarlos los ingenieros usan la aerodinámica. Colocan unos conductos en la parte entre la rueda y el chasis que conduce el aire dentro del disco de freno y este tiene aberturas en todo su perfil por donde evacua el aire, refrigerando así el disco de carbono. La nueva abertura en las llantas lenticulares de Ferrari tiene esa función.

Como habréis podido observar, las ruedas de un F1 no son perpendiculares a la vertical, sino que tienen un pequeño ángulo de caída. En el Ferrari llega hasta los 10 grados. Podrá parecer extraño ya que así se reduce la huella de contacto del neumático, es decir, la parte que esta en contacto con el suelo. Pero eso solo ocurre en parado. En una curva, cuando la adherencia es más importante (y por tanto, cuando se requiere más huella de contacto), la huella de contacto aumenta debido a que la fuerza centrífuga intenta expulsar el coche hacia fuera y esto produce que se corrija ese ángulo de caída. La fuerza de rozamiento de un monoplaza de F1 reside en los neumáticos (adherencia) y en la fuerza vertical que se ejerza sobre ellos, que a su vez depende del propio peso del coche y de la downforce. Así se consigue la máxima adherencia en curva que es donde es más importante. Si las ruedas fuesen completamente verticales, parte de la rueda despegaría por acción de la ya nombrada fuerza centrífuga, que recordemos actúa en las curvas en sentido contrario a la fuerza de rozamiento (esta trata de evitar que el coche se desplace a causa de la Fc). Recuerdo que: Fc = m x V2/r. En esta parte (adherencia en curva) también son muy importantes otros factores como el reparto de pesos, el centro de balanceo y, por supuesto, las suspensiones.

Las suspensiones son una parte fundamental de un F1, ya que las ruedas dependen de ella para proporcionar la máxima adherencia. Hace unos años Williams inventó la suspensión electrónica, pero fue prohibida debido a que supondría una mejora revolucionaria y que las carreras fuesen mucho más aburridas. Ahora se usan unas suspensiones muy complejas, cuyo recorrido no es superior a 1 cm. Se usan unos triángulos de carbono que van anclados a los discos de freno, donde se colocan las ruedas. Teniendo en cuenta que la suspensión tiene ese recorrido tan pequeño, ¿como es posible que los monoplazas pasen por los pianos de Monza o Magny-Cours? Pues saltando. Cuando la suspensión está completamente comprimida y se requiere más, el coche despega del asfalto, pero de lo que se trata es de que la suspensión vuelva a su sitio lo antes posible y que el coche traccione de nuevo y recupere la adherencia. También es necesario que en la caída el muelle no rebote, por lo que en circuitos con chicanes de pianos altos se usarán muelles más blandos que rebotarán menos. Pero esto va reñido con la altura del coche. En recta, para alcanzar la máxima velocidad, las suspensiones deben ser lo más rígidas posibles y la altura del coche al suelo la mínima. Pero circuitos con rectas y chicanes son un desafío para los ingenieros. Por ello, la diferencia entre los coches del fondo de la parrilla y los primeros aquí es muy importante. Las suspensiones cumplen un papel en las curvas en la Tp, la transferencia de pesos. Debido a la Fc, el coche se balancea en las curvas. Las suspensiones de la parte externa de la curva se comprimen mientras que las interiores se aligeran. Esto se debe a que la mayoría del peso del coche se asienta sobre las ruedas exteriores y, por consiguiente, las suspensiones exteriores absorben parte de ese peso comprimiéndose más. Se produce una transferencia de pesos de la parte interior hacia la parte exterior, debido a la Fuerza centrífuga.

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Autor: Sergio Porres González http://cochesmasf1.blogspot.com/Este documento ha sido realizado para aquellos que quieran saber más acerca de la F1 y la mecánica en general . Si alguien quiere publicarlo, que contacte con su autor: sergioporresgonzalez@gmail.com
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