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SUSPENSIÓN en F1: Todos los elementos y su función

Esquema general de la suspensión de un fórmula 1

Al final de la temporada pasada (2016) se habló mucho de la suspensión por las explicaciones que exigió Ferrari a la FIA para aclarar hasta qué punto las suspensiones de Mercedes y Red Bull eran legales.

Finalmente, parece que fueron legales hasta cierto punto, pero ¿sabemos realmente cómo funciona el sistema global de suspensión de un monoplaza de F1 y qué elementos lo compenen?

Vamos a intentar explicarlo de forma que todos entendamos en qué se basa cada parte y para qué se utiliza.

 

Función del sistema de suspensión de Formula 1

Si pensamos en coches de calle, podemos pensar que su principal utilidad es la de mantener el confort dentro del habitáculo. Sin embargo, esto no es así: el sistema de suspensión sirve para mantener el contacto entre el coche (los neumáticos) y la calzada. Y, como es imposible que el asfalto sea totalmente liso, es imprescindible.

Esto es más intuitivo en un monoplaza de F1, donde, además, es especialmente importante el papel de la suspensión de mantener la estabilidad del coche para que no se balancee el coche. Esto es fundamental para que todos los neumáticos tengan la mayor adherencia y para que se mantenga la downforce generada por la aerodinámica en el paso por curva, ya que, si el coche no está totalmente horizontal, la aerodinámica pierde mucha eficacia.

Aquí vemos cómo se inclina el coche por las fuerzas laterales que se generan en el paso por curva a gran velocidad:

Fotografía de Peter J Fox

 

Parámetros del sistema de suspensión de Fórmula 1

Como sabemos, el sistema de suspensión entra en juego cuando se produce un movimiento vertical de las ruedas debido a irregularidades del suelo:

Suspensión F1

Este movimiento vertical de la rueda está determinado por tres parámetros:

  • La posición en la que está la rueda respecto al resto del vehículo.
  • La velocidad con la que se está moviendo linealmente la rueda (hacia arriba o hacia abajo).
  • La variación de velocidad de la rueda respecto al resto del coche: aceleración*.

*Esta aceleración nada tiene que ver con la aceleración del coche. Solo que, para que se produzca una variación de la velocidad (como es el caso de la rueda cuando coge un bache y asciende/desciende), es necesario que haya alguna aceleración.

 

Elementos generales de la suspensión

En cualquier sistema suspensión aparecen tres tipos de elementos: elásticos (neumático, muelle y barra de torsión), amortiguadores y masas (coche y ruedas).

Los elementos elásticos acumulan energía cuando se encuentran en una posición distinta a la suya natural. Es fácil ver que, cuanto más comprimido tengamos un muelle, más fuerza hace. Y lo mismo pasa con las barras de torsión.

Todos sabemos cómo funciona un muelle: cuando lo comprimes, ejerce una fuerza que se opone a esa compresión para intentar estar en su posición natural. La barra de torsión actúa de la misma manera: cuanto más “retorcida” esté, mayor será la fuerza que haga para tratar de estar en su posición natural.

Suspensión F1

 

Los anclajes al chasis permiten que la barra de torsión pueda girar, pero no desplazarse. La torsión de la barra se opone a que las ruedas estén a diferente altura.

 

 Por tanto, un muelle se opone al desplazamiento vertical de una rueda, mientras que la barra de torsión se opone a la diferencia de altura entre dos ruedas.

Además, también hay que tener en cuenta a los propios neumáticos, que, al ser elementos elásticos, son otro elemento fundamental en las suspensiones.

Cuando se deforma el elemento elástico, acumula una energía que, si no se disipa, provocaría una oscilación (bote) incontrolable de las ruedas. Por eso es necesario que haya elementos que disipen esa energía de oscilación.

 

Los amortiguadores son afectados por la diferencia de velocidades en sus extremos (uno suele estar fijo y es el otro el que se mueve con la rueda), y se encargan de disipar energía en ese movimiento vertical de la rueda gracias al fluido que hay en su interior.

Cuanto mayor sea la diferencia de velocidades entre los extremos del amortiguador, más energía disiparán. Un ejemplo sencillo es una jeringuilla: cuanto más rápido queramos vaciarla, más fuerza notaremos que tenemos que hacer.

Estos elementos, además, son mucho más fáciles de regular gracias a unos tornillos reguladores que pueden incorporar.

Suspensión F1

Amortiguador simple del tipo twin-tube (sin tornillos reguladores). El gas de su interior se comprime con muchísima más facilidad que el líquido. Por tanto, cuando la rueda se eleva respecto al chasis, el émbolo empuja al líquido que a su vez comprime el gas.

Hay muchísimos tipos de amortiguadores, pero los que se utilizan en automoción siempre son algún tipo de amortiguador hidráulico.

 

Las masas son los elementos que son afectados por la aceleración en el movimiento lineal de las ruedas, y que producen una inercia. Son las propias ruedas y el resto del coche. Se busca que su efecto sea el mínimo gracias a la combinación de elementos elásticos y amortiguadores.

 

Elementos especiales en un F1

Hasta aquí hemos visto los típicos elementos de suspensión que tiene cualquier tipo de coche, pero los de F1 además tienen otros más particulares.

Lógicamente, por la configuración de las ruedas en el exterior del cuerpo del coche, los elementos elásticos y amortiguadores no se pueden colocar de la misma manera que en un coche de calle.

Por tanto, el primero de los elementos especiales de un fórmula es el llamado rocker, que es el elemento rotatorio que comunica el movimiento de la rueda (mediante el brazo de suspensión) al resto de elementos de la suspensión.

Otro es el llamado “tercer elemento”, que no es más que un muelle o elemento hidráulico que se coloca entre los rockers de las ruedas de un mismo eje.

 

Además, también se ha visto que colocan unos pequeños elementos elásticos (muelles Belleville) para mejorar aún más la eficacia -como en el caso de Red Bull-, cuyo funcionamiento es similar al de un muelle de poco recorrido:

Suspensión F1

 

Otro elemento en los F1 actuales es el amortiguador de balanceo o roll damper. Es algo que no se encuentra en un coche de calle normal y, así como los amortiguadores normales disipan energía cuando una rueda sube o baja, los de balanceo disipan energía cuando una asciende o desciende respecto a la otra. Por tanto, si las dos ruedas del mismo eje ascienden y descienden a la par, no actuará. Esto se consigue gracias a que se coloca en diagonal de un rocker a otro.

Por tanto, la configuración final quedaría de la siguiente manera (sin tener en cuenta la escala):

Suspensión F1

 

Otros elementos en la historia de la F1

El inerter (o J-Damper, como lo llamaba McLaren cuando lo introdujo en 2005):

Suspensión F1

Ésta es solo una de las formas que puede tener un inerter: pueden tener un sistema simple de cremallera-engranajes, pueden funcionar con un fluido en lugar de una masa… Pero el principio es el mismo.

Cada extremo está fijado a la suspensión de una de las ruedas del mismo eje. Cuando alguna rueda asciende/desciende, el vástago se mueve hacia adelante o hacia atrás, lo que produce que el tornillo sin fin haga girar la masa y ahí se disipe energía en forma de inercia.

El mass damper fue un invento de Renault en 2005 para mejorar la suspensión que consistía en una masa colocada entre dos resortes. Esta masa oscilaba entre los muelles absorbiendo vibraciones, lo que hacía que el neumático tuviese mejor contacto con el asfalto:

Ambos elementos fueron prohibidos por la FIA, puesto que se consideran ilegales los elementos móviles que favorezcan a la aerodinámica del monoplaza.

 

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