¿EMPUJAR O TIRAR?
No sólo ustedes se realizan esta disyuntiva a diario, cuando llega el momento de cruzar una puerta frente a la impasible y despiadada mirada de los allí presentes.
Contadas son las ocasiones que las presentaciones de los monoplazas desprenden conceptos dignos de encararse a un teclado. En cuanto a técnica se refiere, por supuesto. Se trata, más bien, de una fiel muestra a los patrocinadores de cómo van a verse sobre el bólido. Sin embargo, algunas ideas conceptuales pueden extraerse, una de las cuales es objeto de las líneas siguientes: las suspensiones.
No ha pasado por alto la alternativa mostrada por Red Bull y McLaren de montar suspensiones pull rod, desmarcándose del resto de equipos y sus push rod. Pero, ¿de qué les estoy hablando?
En la imagen superior se distinguen los elementos de la suspensión delantera, que es la que les atañe. Se observan cuatro barras que conforman los trapecios (wishbones), el eje de dirección (steering axis) y el brazo de suspensión (suspension arm), que en función de su disposición será pull o push rod. Todos ellos convergen en la mangueta, que incorpora el disco de freno y es donde se atornilla el neumático.
Los trapecios de suspensión fijan, articulación mediante, la mangueta al chasis. Su diseño es mucho más complejo que cuatro vigas a su libre albedrío, y su unión al chasis, y merecen un digno estudio cinemático, para que la dirección de avance de la rueda no se vea interferida por la oscilación de los mismos. Merecen capítulo aparte, y hasta aquí los trapecios en este artículo. Hagan como que lo han entendido, y ya se lo explicaré en otro post.
El brazo de suspensión puede ir dispuesto como en la imagen del McLaren de 2012, trabajando a compresión y donde recibe el nombre de push rod (brazo de empuje), o bien inclinado inversamente, trabajando a tracción y denominándose pull rod (brazo de tracción).
Cuando el neumático recibe una fuerza vertical, el brazo push rod recibe un trabajo de compresión que, a través del balancín, comprime el amortiguador. Hasta este año, en el eje del balancín iba situada la barra de torsión, que hacía de suspensión. La nueva regulación la cambia por muelles.
La pull rod recibe un trabajo de tracción cuando el neumático se eleva, relativamente hablando, debido a una fuerza vertical, tirando del balancín y estirando el amortiguador.
El dibujo inferior muestra ambos escenarios, simplificados, desde una vista frontal. Puede usted observar tres diferencias fundamentales, de las cuales depende la decisión de usar uno u otro sistema.
Primero. El sistema push monta los componentes balancín y amortiguador (además de barras antibalanceo y el tercer elemento) en una posición más elevada que el pull. Esto eleva el centro de gravedad delantero, lo que aumenta las inercias y baja la respuesta de este tren.
Segundo. La interferencia del aire con los pontones de uno y otro sistema es distinta, siendo más limpio un sistema pull. Esta deja el paso hacia los pontones más despejado, cosa que permite estrechar la toma de aire hacia los intercambiadores de calor, siendo su absorción más eficiente. En cambio, perjudica, aunque en menor medida, la entrada de aire a los novedosos túneles laterales.
Tercero. El sistema push monta, debido a la situación del morro del auto, la barra considerablemente más inclinada que el sistema pull. Esto tiene un impacto directo en la fuerza que va a soportar cada brazo. Como bien se observa en el triángulo, a menor ángulo respecto la horizontal (realmente un ángulo recto de la fuerza vertical), mayor será la componente de la fuerza que viaja a través del brazo (las diagonales).
Este fenómeno, de forma aislada, tiene dos consecuencias directas: los elementos del sistema necesitarán ser más rígidos en el pull que en el push; y la fuerza de cortadura (Fc) en la huella del neumático será mucho mayor también en el pull.
Si bien una de las premisas es cierta, la otra, analizada globalmente, no lo es. Es más fácil gobernar un elemento que trabaja a tracción, con materiales compuestos, que a compresión. Esto se debe a que a compresión aparece el pandeo, lo que obliga a sobredimensionar más el brazo de push el de pull.
La otra premisa es bien cierta. Las fuerzas de cortadura son fatales para la temperatura de la carcasa. Este hecho tiene un impacto mayor en pistas con grandes fuerzas laterales, lo que aporta un punto adicional de inestabilidad térmica a los Pirelli, siendo el talón de Aquiles para los neumáticos de la marca italiana.
Además, el elemento de suspensión del pull, más horizontal, favorece una transferencia de pesos más rápida, dotando de subviraje al tren anterior a partir de mitad de curva, y de mayor reactividad en la entrada.
Como ven, ambas configuraciones tienen sus puntos fuertes y débiles, quedando su decantación por una u otra a la espera del concepto general del auto. Sin embargo, ninguna de las dos le van a distanciar de un coche ganador, ya que las flaquezas de uno u otro sistema pueden mitigarse modificando presiones, balance aerodinámico o rigideces de muelles y barras antibalanceo.
Referencias:
[1] Michalis, K., (Diciembre de 2010) Mc Laren MP4/25 – Front suspension details. Online en: https://formula1techandart.wordpress.com/2010/12/27/mc-laren-mp425-front-suspension-details/
[2] Galán, M., (11 de febrero de 2022) Comparación visual: el McLaren MCL36 de 2022 vs el de 2021. Online en: https://es.motorsport.com/f1/news/comparacion-visual-el-mclaren-mcl36-de-2022-vs-el-de-2021-8087569/8087569/
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