SISTEMAS DE SUSPENSIONES INTERCONECTADAS "FRIC": CÓMO FUNCIONAN

Bueno amigos, ya tenemos el último engendro en el mundo de la F1. Ya hace tiempo que sonaba la noticia por distintos foros y su existencia ya estaba confirmada desde el año pasado cuando empezaron a verse algunas imágenes de la suspensión delantera de Mercedes pero sobre todo la liebre salto cuando Ferrari hizo una pregunta a la FIA para aclarar la normativa sobre la posibilidad de poder mover líquidos desde la parte trasera a la delantera.

Todos, yo incluido pensamos que esa aclaración la hicieron para evitar/imitar una supuesta distribución de pesos mediante líquidos que pudiera hacer Red Bull para mejorar en calificación ya que si podían traspasar peso de la zona trasera hacia el morro, el alerón delantero estaría más cerca del suelo y por tanto ganaría mucha carga. Pero no, la pregunta se hizo para empezar a diseñar otra cosa, lo que hoy vamos a conocer, el “FRIC” o “Front and Rear-Interconnected“, es decir, suspensiones interconectadas de delante a atrás, pero no se queda solo ahí, el nombre debería ser más complejo ya que también interconectadas un lado al otro de los monoplazas.
Para aclarar el concepto voy a recordar algunos conceptos de forma breve. Cuando hablé del diseño de un F1 con el CFD comenté que se  diseña el coche para que tenga la mejor aerodinámica posible, pero luego hay muchos factores que lo hacen imperfecto y una de ellas son las suspensiones. ¿Por qué? Fácil. Un ingeniero puede organizar todo el tránsito de flujo por el coche como  si estuviera estático, es decir tenga unas medidas fijas como son la altura del alerón delantero, la inclinación del coche (rake), etc. Pero eso es una utopía ya que el coche no está nunca quieto ya que si frena, si pasa por una curva o aceleran esas medidas cambian constantemente y por tanto la eficacia es menor. Por tanto, el tratar de buscar un equilibrio ideal entre rendimiento de la suspensión y la aerodinámica es vital y no solo ahora sino durante muchos años.
Pero ¿Qué hacer para evitar esto? Bien, para solucionar el problema primero tendremos que saber que es lo que ocurre en el coche en las circunstancias donde pierde el equilibrio.
Frenada: El coche cuando frena desplaza su peso hacia delante debida a la inercia que tiene su masa y el centro de brevedad se adelanta. Por tanto, el morro está más cerca del suelo y la parte trasera del coche se levanta, aumentando el Rake del coche.

Aceleración: Cuando el coche acelera sucede lo contrario, la masa se desplaza hacia atrás y su centro se retrasa. En estas circunstancias el morro se levanta y la parte trasera se baja disminuyendo el Rake.
Curva: Es más complejo si se asocia a una frenada o a una aceleración pero si lo aislamos todos sabemos que  tanto la masa como el centro de gravedad se desplaza siempre hacia el exterior de la curva.

Hasta aquí todo claro. Vemos como hay muchos puntos donde el equilibrio se pierde. El problema en los monoplazas actuales es la inconsistencia aerodinámica, es decir, la pérdida de apoyo aerodinámico cuando el coche “cambia de postura”, por ejemplo al balancearse en las curvas, lo que lógicamente resta confianza al piloto. Recordar por ejemplo uno de los problemas del F2012 era que cuando activaba el DRS entraba en pérdida el difusor de ahí que no tuvieran buenos resultados en la calificación.
Contra más blanda sea una suspensión, más efecto producirá ya que estos balanceos serán mayores, pero claro, no podemos variar la dureza de las suspensiones durante una carrera, ¿o sí? Pues sí, esta es la solución, contener esos movimientos para perrte mantener el máximo apoyo aerodinámico en todo momento, lo que aumenta la estabilidad, la confianza del piloto, y hace más fácil el trabajo de los neumáticos  y no es algo nuevo ya que fue uno de los elementos que hizo imbatibles a los Williams en sus años dorados, las suspensiones activas que modificaba la dureza, alturas mediante electrónica. Por tanto, no es nuevo pero hay un problema, se ilegalizó.
¿Qué están intentando hacer los equipos para evitarlo ahora? Bien, todos trabajan en este tipo de sistemas pero actualmente están cobrando mayor importancia porque además de mejorar la consistencia aerodinámica, ayuda a que los neumáticos trabajen mejor, algo de vital importancia hoy en día pero que esté dentro de la legalidad. Pues ya tienen la solución, utilizar fluidos hidráulicos para conseguir el efecto y de esa idea nació el “FRIC”.

Objetivo, mantener el coche en posición constante respecto a la pista

El objetivo de estos sistemas es evitar los balanceos en curva, y el hundimiento de la parte delantera o trasera al frenar o acelerar y contener los movimientos del chasis respecto a la pista. Para ello unen las suspensiones de un lado y otro, y de delante y detrás del coche con conductos hidráulicos. Con este sistema se eliminan los elementos mecánicos de control de oscilación vertical y barras estabilizadoras que contienen el balanceo, para sustituirlos por un sistema hidráulico pasivo.

Los amortiguadores (amarillo) están conectados vía conductos (azules) a un depósito central con válvulas (rojo), mientras que el ‘efecto muelle’ lo realizan las barras de torsión. En un amortiguador normal cuando la rueda sube o baja, crea mayor presión en una de las cámaras con fluido hidráulico, y menos en la otra. Para actuar como amortiguador, unas válvulas controlan el movimiento del fluido de una cámara a otra para crear el efecto amortiguador.
En estas unidades pasivas el fluido no se desplaza de una cámara a otra del mismo amortiguador, sino a través de conductos de un amortiguador al opuesto. Cómo actúen las válvulas en el depósito central para interconectar ambos amortiguadores determina cómo reacciona la suspensión como ahora veremos.
En una visión simplificada, el sistema puede trabajar en dos modos, según la actuación de las válvulas. Con las líneas de fluido en paralelo contendremos las variaciones de altura del eje, y con las líneas cruzadas contendremos el balanceo.
En paralelo: Cuando un eje tiende a perder altura o ganarla, como en frenadas y aceleraciones, se crea alta presión en las mismas cámaras de los dos amortiguadores, por lo que si las unimos en paralelo se crea una resistencia a que el fluido se desplace, resistiéndose a los cambios de altura del eje.
Este último hecho, el ser considerado, o no, como ayuda electrónica es lo que hace que la suspensión activa del Mercedes W04 esté dentro de lo legal para el máximo organismo internacional, ya que funcionaría con un sistema hidráulico y no a través de una configuración meramente electrónica.

Cruzadas: En cambio, cuando el coche se balancea en una curva, una rueda sube y la otra baja, por lo que la cámara superior de un amortiguador y la inferior del otro generan alta presión. Con las líneas cruzadas estaremos uniendo las dos cámaras con alta presión, lo que crea resistencia a desplazar el fluido y por lo tanto  a que el coche balancee.

Como vemos, hay dos modos de funcionamiento, y es el sistema de válvulas que conecta los conductos hidráulicos el que según la conexión que realice cambie de uno a otro. Una vez que se tenga la capacidad de adaptar la amortiguación y su rigidez al control de la altura del eje y a su balanceo, el siguiente paso es controlar las diferencias de altura entre el eje trasero y delantero, y esto se realiza uniendo la suspensión delantera con la trasera. Al frenar, el eje delantero pierde altura y el trasero la gana (al contrario al acelerar), así que con los mismos principios de funcionamiento que hemos explicado, pueden controlarse. Como podéis imaginar, el sistema es complejo de hacer funcionar correctamente.
Primeras evidencias, en 2011 A diferencia de otras innovaciones, ésta no es visible a nuestros ojos, a no ser que los equipos bajen la guardia y nos permitan ver sus coches desmontados en los boxes. Es lo que sucedió a finales de 2011, cuando al final de la temporada los equipos se relajan un poco ocultando sus innovaciones, y pudimos ver fotografías de la suspensión trasera del Mercedes. En ellas pudimos ver la suspensión con los conductos hidráulicos que conectan la suspensión del lado derecho con la del izquierdo, una de las primeras evidencias del trabajo que se estaba llevando a cabo. Expertos en suspensiones ya señalaban entonces que la mayoría o todos los equipos utilizaban suspensiones interconectadas que permiten controlar los movimientos del chasis independientemente de la dureza de los muelles, que pueden ser más blandos para mejorar el agarre mecánico.

Por tanto, estas suspensiones interconectadas ayudan a mantener una plataforma aerodinámica más constante que permite al equipo para ajustar el ángulo de inclinación de forma que no tienen por qué temer que tocar fondo, la maximización de la carga aerodinámica que puede ser generado por el sellado del difusor / escape.
Pues nada amigo, ya sabéis, a partir de ahora tendremos Fric hasta en la sopa

fuente y dibujos: scarbsf1, formulaf1.es, sommersf1.