EL AGARRE MECÁNICO

Hace unos días cuando estaba preparando el artículo sobre la ilegalización del sistema FRIC y después de una pregunta de un amigo del blog surgió en mi cabeza una duda sobre un término que estoy acostumbrado a leer y utilizar en muchos artículos y que a fuerza de repetir crees tener controlado pero que después de meditar un poco sobre le asunto te das cuenta que realmente  no es así y tienes una laguna importante sobre el mismo. Como la finalidad de este blog es aprender yo sobre la F1 y después que lo podáis hacer todo me puse manos a la obra para resolver dicho enigma. Una vez finalizada la investigación hoy voy a dedicarle un artículo a descifrar qué es el agarre mecánico. 

Este tema viene perfectamente para comprender mejor algunas de las críticas y los posibles cambios que pueden llevar asociado en un futuro. No son pocos los que critican la política que a tomado la F1 con respecto a los neumáticos después del Pirelligate del año pasado. Compuestos muy duros que no cogen temperatura es el legado de aquellos meses convulsos. Si a eso unimos el excesivo protagonismo de la aerodinámica en este deporte peor lo ponemos. Felipe Massa dijo que la FIA debería estudiar la introducción de neumáticos más anchos que aumentarían el agarre mecánico y una reducción de la carga aerodinámica, precisamente para conseguir que la mayoría de los monoplazas estuvieran más igualados.

En numerosas ocasiones hemos hablado que en trazados como Mónaco o Hungaroring es necesario tener un coche que genere muchas carga aerodinámica y que los coches que disponen de buena tracción tienen un extra en dichas pistas. Está claro que cuando a un coche se le aumenta el tamaño/inclinación de la superficie de sus alerones se aumenta la carga aerodinámica que a su vez mejora la tracción y el agarre pero hay elementos tanto en el diseño del coche como en sus ajustes para cada carrera que también lo mejoran y en ese aspecto nos vamos a centrar hoy pero antes vamos a ver una pequeña descripción de los dos.

TIPOS DE AGARRE.

En un F1 como en un coche de competición en general existen dos tipos de agarre, también llamado grip que afectan al comportamiento del mismo. Por un lado tenemos el agarre aerodinámico generado por las alas y la manipulación de aire sobre, debajo y alrededor del coche para crear carga aerodinámica y de forma directa agarre. Debido a que los F1 actualmente basan su agarre en la acción de la estructura aerodinámica produce ciertos problemas debido a esta dependencia. Los flujos aerodinámicos actúan correctamente siempre y cuando el aire sea limpio, sin perturbaciones y cambios de temperatura. Si no es así la carga disminuye y se aprecian sus consecuencias. Claro ejemplo son los adelantamientos. Esa es la mayor dificultad que encuentra un piloto que quiere adelantar a otro, cuando están tan pegados dos coches el situado detrás pierde agarre al encontrar aire turbulento y dificulta la maniobra.

Por otro lado tenemos el agarre mecánico que es el  generado por la configuración del coche y por las características mecánicas del chasis.

Normalmente se tiene tendencia a decir que el agarre  aerodinámico entra en juego a altas velocidades y el mecánico a bajas velocidades aunque eso no es del todo cierto. Precisamente Mónaco es uno de los circuitos del mundial con menos velocidad punta, y sin embargo la aerodinámica juega un gran papel ya que al aumentar tanto la inclinación y/o la superficie de los alerones en el principado son capaces de aumentar dicho agarre a pesar de que las velocidades no sean demasiado altas. Asociar grip aerodinámico con velocidad es una aproximación, pero realmente lo que hay que asociar a la velocidad es el equilibrio entre los dos tipos de agarre.

AGARRE MECÁNICO

El agarre mecánico es la capacidad de pegar las ruedas al suelo producido por el chasis, los neumáticos, suspensión y sistemas de dirección. El agarre mecánico es a los WRC lo que la aerodinámica es a la Fórmula Uno. En el mundial de Rallies se limita el uso de los elementos aerodinámicos para generar carga así que el rendimiento de un WRC depende en gran medida del diseño mecánico. Como tal, la suspensión y el chasis juegan un papel muy importante.
Mira que lo he visto mil veces pero no deja de sorprenderme como estos coches son capaces de amortiguar esos saltos tan grandes de una sola tacada, sin rebotes, como si nada.

En un F1 tiene un valor menor pero es igual de importante que el aerodinámico  ya que mejora sus tiempos por vuelta al aumentar la capacidad de aceleración del coche cuando sale de un punto de frenada permitiendo conseguir la velocidad máxima lo antes posible, circula rápido y estable en curvas de baja velocidad, en torno a los 130-150 km/h, además de los primeros compases de la carrera.

Por tanto el agarre aerodinámico como el mecánico son muy importantes, y un buen coche de Fórmula 1 ha de tener la máxima cantidad posible de ambos.

Si no tienes grip mecánico tu monoplaza será lento e inconducible normalmente en los sectores lentos del circuito, perdiendo un valioso tiempo tratando de luchar contra el subviraje o sobreviraje. Por otro lado, si tu coche no tiene grip aerodinámico, el monoplaza será inestable e inconducible pero en este caso en las zonas rápidas del trazado.

CÓMO CONSEGUIR AGARRE MECÁNICO.

Como hemos visto los encargados de generar agarre mecánico son el los neumáticos, las suspensiones, el chasis y sistemas de dirección. Si tuviéramos que valorarlos por importancia los dos principales son las ruedas y las suspensiones dejando en un segundo plano, aunque no menos importante el producido por el chasis. Los dos primeros son fácilmente manipulables y entran a formar parte de los ajustes de setup que realizan los mecánicos en el coche mientras que la carga que genere el chasis se debe a lo acertado o no de su diseño y es más complejo de modificar.  Llegados a este punto ¿Cómo mejorar el agarre mecánico de un coche? Veámoslos.

1º- Actuar sobre los neumáticos. 

 Para ello tendremos varías actuaciones:

-Aumentar el ancho de los neumáticos. Esto aumenta la superficie de contacto y permite que los neumáticos para generar más agarre. En un F1 y en otros deportes de competición del motor esto es imposible ya que el ancho del neumático lo fija la FIA pero si puede servir para cualquier coche de calle.

-Optimizar la presión de los neumáticos. Variando la presión se puede conseguir disminuir o aumentar la superficie de contacto del neumático con el suelo modificando con ello los valores de agarre y las fuerzas máximas de viraje lateral que puede soportar el coche sin perder el control.

- Cambiar la inclinación de los neumáticos (Camber). 

 El camber es el ángulo de inclinación del neumático con respecto a la vertical, es decir la cantidad de inclinación de la rueda hacia el centro del vehículo. Apoyarse en los neumáticos hacia el centro permitirá que el área de contacto sea mayor en las curvas difíciles y por lo tanto aumentar la adherencia en las curvas. Sin embargo, puede reducir el área de contacto cuando el coche circula en una recta y aumentar así la distancia de frenado. Los F1 suelen utilizar unos valores de camber negativo en el eje delantero y neutro en el trasero.

2º- Actuar sobre las suspensiones.
El sistema de suspensión esta compuesto por un elemento flexible o elástico y un elemento amortiguación cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida originadas por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno.
Para modificar el agarre actuando sobre las suspensiones hay que centrar el trabajo sobre dos puntos:

A- LOS MUELLES.  
Esa es la base de un buen  setup. Los muelles se utilizan principalmente para determinar la altura de rodaje y la transferencia de pesos, aunque en algunas ocasiones también se pueden usar para transmitir tracción a una rueda infrautilizada. Si los muelles están blandos se alargará el tiempo de respuesta del vehículo a sus maniobras, puesto que la suspensión está como en "cámara lenta". Por el contrario si lo que se pretende es encontrar una respuesta rápida hay que optar por una suspensión dura ahora bien para favorecer la estabilidad y mejorar el agarre mecánico, cuanto más blando mejor aunque hay limitaciones.

Montar muelles demasiado blandos puede hacer que el fondo del vehículo toque el suelo por la carga aerodinámica o las irregularidades del asfalto. Todos hemos visto las imágenes de los Formula 1 echando chispas por la parte inferior a altas velocidades. Los muelles tienen que ser lo suficientemente duros para evitar el rozamiento del fondo, y aún así lo suficientemente blandos para maximizar la tracción mecánica cuando no está disponible la fuerza aerodinámica.
En los casos donde el trazado cuenta con algún tramo muy bacheado pero el resto de la pista no tanto se colocan unos topes los muelles, unos retenes que hacen que la suspensión este blanda pero cuando llega a dicha zona el retén impide que se pueda comprimir más a pesar de tener aún recorrido para evitar el roce con la pista. 

La altura de rodaje es fundamental para configurar la dureza de la suspensión. Todos intentan que dicha altura sea la mínima para aumentar el efecto suelo y eso en ocasiones va en contra de lo comentado anteriormente. Como he dicho cuanto más blando mejor pero  en la mayoría de las ocasiones las características de la pista fuerzan a los ingenieros a tener que endurecerla. Una pista de alta velocidad puede necesitar muelles más duros debido a la carga aerodinámica generada a altas velocidades empuja tanto la trasera del coche que puede bajar sobrepasar el mínimo fijado o variar los valores de inclinación del coche (rake) produciendo una pérdida de carga aerodinámica mayor que el beneficio que produce. En pistas de baja velocidad no generará tanta carga aerodinámica y si se puede configurar los muelles más blandos de lo normal aumentando la tracción mecánica.

Los muelles también determinan cuánta tracción hay en cada esquina del vehículo. Imaginaros una pista donde hay muchas curvas de a izquierda donde es necesario mejorar la tracción. Para esas condiciones se puede variara la dureza de las suspensiones de un mismo eje, es decir poner muelles más blandos en las ruedas que van por el exterior de la curva para conseguir más agarre y menos en el interior  para equilibrar el tránsito. Esto es lo que se hace con el sistema FRIC así que a partir de ahora tendrán que comerse más el coco cuando se prohíba. Por supuesto, con esto sacrificará tracción en las curvas a derechas pero como siempre el equilibrio es el que manda, si consigue mejorar el tiempo por vuelta con esta medida da igual lo que pierdas en dicha zona. 

B- LAS BARRAS DE TORSIÓN.
La barra de torsión se utiliza para ofrecer resistencia a la inclinación lateral del chasis en curva  intentando compensar la inclinación lateral tirando de la rueda que va por el interior de la curvar hacia el carenado haciendo que el coche permanezca más alineado con la superficie de la pista. Esta inclinación lateral aumentará los cambios en la caída de los neumáticos debidos a las transferencias de peso y hará estragos en el efecto suelo que pueda generar el fondo del vehículo sin embargo, el tirar de esa rueda interior alejándola del asfalto reduce la tracción que genera dicha rueda. Cuanto mayor sea el valor de la barra de torsión, menor será la inclinación lateral en curva. Como regla general, una barra de torsión 'blanda' equivale a mayor tracción en el eje en cuestión. Este es probablemente el ajuste más fácil para retomar la sensación de neutralidad en el vehículo

Caja de cambios con los elementos de la suspensión.

C- CHASIS
El chasís, que no debe ser confundido con la carrocería, consiste en una estructura interna en la que se montan y sujetan los demás componentes, soporta sus cargas y ofrece una resistente protección en caso de accidente. Esta es la parte que más me interesa de este artículo pero hay un problema, mira que puse empeño pero la cosa resultó difícil. El desconocimiento es casi absoluto en la red. Es algo que todos mencionan pero nadie describe y eso es un poco frustrante. Después de analizar artículos relacionados con el karting, un vehículo como otro cualquiera se podría extrapolar algunas reglas generales que seguramente sirvan también para poder diseñar un buen F1. La clave de tener un buen o un mal chasis parece estar encaminado en dos parámetros fundamentales: El reparto de peso y la rigidez torsional.
Cuando se diseña un chasis se buscan estos factores.
-Ligereza. Se puede mejorar mucho la potencia y rendimiento de un motor, pero debe ir acompañado de un chasis ligero, en otro caso se está desperdiciando potencia. Por otro lado, el chasis es uno de los elementos más pesados del vehículo, y un aumento de ligereza proporciona una disminución de consumo importante.
La ligereza normalmente está enfrentado con el siguiente factor.
- Rigidez. Sin duda éste es el parámetro fundamental de funcionamiento del chasis. Es importante conseguir una estructura resistente a impactos para la protección del piloto, siendo la rigidez el factor del chasis que más influye el comportamiento del vehículo en pista.

Los coches son cada vez más rígidos, pero no necesariamente para mejorar su comportamiento dinámico, lo que se intenta conseguir es que tengan altos valores de rigidez torsional, esta es una de las claves para tener un buen chasis de F1.

1- La rigidez torsional es, simplemente, la resistencia a la flexión entre ambos extremos del chasis – imaginémonos a un gigante agarrando el eje anterior con una mano, y retorciendo el eje posterior con la otra, y nos haremos una idea. Sin embargo, aumentar la rigidez torsional sin penalizar demasiado el peso, es algo con lo que los ingenieros tienen que luchar.

¿Por qué nos interesa que el chasis sea torsionalmente rígido? Para que que tenga el coche un comportamiento dinámico bueno. El chasis sólo tiene que ser lo bastante rígido para soportar la deformación producida por una irregularidad del terreno en una sola rueda, de esa manera son los muelles de la suspensión los que trabajan, en lugar del chasis. Consecuentemente, cuanto más duros sean los muelles, más rígido tiene que ser el chasis.

Una vez analizado este punto vamos con el segundo factor clave a la hora de tener un buen diseño que aumente el agarre mecánico.

2-Reparto de pesos

Mucho tiempo dedican los ingenieros de diseño en ir distribuyendo gramo a gramo todos los elementos del coche en la vista centrada en encontrar el mejor centro de gravedad (CG) posible. Este  reparto de pesos determinan un CG preciso que puede mejorar el comportamiento del coche pero no solo por ese factor, el comportamiento vendrá condicionado asimismo por otro conjunto de ajustes del chasis. Modificar el CG produce cambios en la transferencia de pesos en aceleración, frenada o el comportamiento en curvas. Poner un centro de gravedad más atrasado se produce aumento del peso atrás. Esta medida genera un mayor brazo de palanca para las fuerzas en las ruedas delanteras y un menor para las traseras. El efecto, un mayor agarre en el tren trasero que mejora la tracción pero lo disminuye delante aumentando el subviraje.

Por otra parte, la tendencia es poner el CG lo más bajo posible para tener la mejor estabilidad, pero a veces subirlo consigue mejores transferencias laterales del peso, sobre todo en frenadas y curvas muy cerradas, debido al mayor brazo del par de fuerzas.

Como vemos hay muchos factores que entran en juego para conseguir un buen F1 que disponga de buen agarre mecánica, el hermano menos de este maravillosos deporte que generalmente permanece en segundo plano pero que en algunas ocasiones  da un paso adelante para tomar protagonismo. Espero os haya gustado, pero eso será otra historia.