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¿Futuras llantas de 18"?

¿Futuras llantas de 18"?

Redacción   28 de Agosto 2010 22:53

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¿Futuras llantas de 18"?

Hace ya unas semanas el Consejo Mundial de los Deportes del Motor, conjuntamente con la Federación Internacional de Automovilismo (FIA), eligieron Pirelli como el proveedor de neumáticos de la Fórmula 1 para las siguientes tres temporadas. El fabricante italiano se comprometió a no cambiar nada de cara a la siguiente temporada, pero de todas formas también tiene en mente aumentar el tamaño de las llantas en un futuro, idea inicial de Michelin. Actualmente los monoplazas de Fórmula 1 equipan unas llantas de 13" por reglamento. La propuesta de Pirelli a largo plazo es llegar a montar llantas de 18".

El posible cambió de tamaño de las llantas de 13" a 18" es lo que vamos a analizar en éste artículo. Vamos a estudiar los efectos mecánicos y aerodinámicos que produciría éste cambio. Para llegar a conclusiones fiables, vamos a suponer que el diámetro total de las ruedas y su anchura se mantendrá igual que ésta temporada. De ésta forma sólo vamos a tener como variable el tamaño de la llanta. Aunque parezca una modificación estética y que no debe afectar mucho en el conjunto, es todo lo contrario. Es un tema muy importante y que va a afectar a muchas partes del coche. Por esta razón hablaremos de varias cosas durante el artículo, de llantas, de neumáticos, de frenos, de momentos de inercia, de fuerzas "G", de suspensiones, etc. Vamos a empezar con una breve explicación de las ruedas y seguidamente un tema importante, las suspensiones.

La rueda de un monoplaza de Fórmula 1 está compuesta básicamente por dos partes, la llanta y el neumático, que están estrechamente relacionadas. Cuando la llanta aumenta su diámetro, el neumático también (el diámetro interior, el exterior como hemos dicho lo consideramos constante) y al revés. Es decir, si el diámetro exterior es constante y aumentamos el interior, como resultado lo que tenemos es un perfil de neumático menor.

¿Futuras llantas de 18"?

Los monoplazas de Fórmula 1 montan unas suspensiones muy duras, vamos a explicar por qué. Uno de los objetivos es minimizar el tiempo transcurrido entre el instante que el piloto gira el volante hasta que el coche empieza a girar. Además de esto, las suspensiones son los elementos que tienen que soportar todo el peso del coche y la fuerza aerodinámica, en total una fuerza equivalente a unas tres veces el peso del coche. Tanto en situación de fuerza máxima como de fuerza mínima (fuerza mínima cuando el coche está parado y fuerza máxima cuando va a alta velocidad) el coche debe mantener su altura dentro de unos márgenes para una buena eficiencia aerodinámica. A nivel orientativo, decir que el recorrido de la suspensión de un monoplaza de Fórmula 1 es de 25 mm hacia arriba y 25 mm hacia abajo. Realmente es muy poco y quizás insuficiente.

En éste momento entran en juego los neumáticos. Además de proporcionar agarre mecánico al monoplaza, ejercen de suspensión mediante la deformación del flanco (lateral del neumático). Podemos decir que tiene más recorrido el muelle del neumático que la propia suspensión ya que ésta, a altas velocidades, ya no está en su posición de equilibrio, sino más abajo. Ésta deformación de los neumáticos es particularmente útil en los momentos que el coche atraviesa baches o pianos, ya que la suspensión apenas oscila.

Actualmente, con las llantas de 13" el flanco eficaz (la zona capaz de deformarse) es aproximadamente de 100 mm. Y de manera aproximada, si se montasen llantas de 18" el flanco eficaz sería de 50 mm. Es decir, nuestro improvisado resorte se ha quedado a la mitad. Con esto los monoplazas tendrían tanta rigidez que serian más violentos y más difíciles de conducir. A causa de los impactos más duros, todo el coche recibiría más vibraciones y todos los componentes estarían sometidos a más esfuerzo. Se entiende fácilmente si pensamos que los impactos que antes recibían los neumáticos, ahora lo reciben las llantas, la carrocería, el chasis, el piloto, etc.

Por otra parte, el hecho de disponer de menor perfil haría que el neumático cogiera temperatura más fácilmente (también le costaría más disiparla). En mi opinión sería un buen momento para sacar las mantas calentadoras, tema del que ya se habló en el pasado pero sin tener en cuenta este posible cambio de llantas y neumáticos.

¿Futuras llantas de 18"?

Pero no sólo las suspensiones se verían afectadas, las llantas deberían ser diseñadas y calculadas de nuevo para soportar más esfuerzos. Por un lado recibirían más impactos verticales, por la menor deformación de los neumáticos, y por otro hemos de tener en cuenta que pueden llegar a sufrir fuerzas horizontales de hasta 4 "G". Esta fuerza ha estado siempre ahí pero tiene asociado un par respecto al centro de la rueda que depende del radio. Al aumentar el par total que recibe la llanta también se deberá aumentar la capacidad de resistir cargas de la llanta.

Volvemos de nuevo al conjunto de la rueda, pero esta vez vamos a estudiar su masa. Actualmente las llantas tienen una masa alrededor de 3 Kg y los neumáticos un poco más, 4-5 Kg. Es muy difícil decir si con llantas de 18" el conjunto contaría con más masa o menos, ya que deberíamos saber que pesa más, si el trozo de neumático que sacamos o el trozo de llanta que añadimos. También habría que tener en cuenta que la llanta se va a dimensionar de otra forma para responder a las nuevas cargas. De todas formas, lo que sí podemos asegurar es que cambiaría la distribución de la masa. Hecho suficiente para cambiar el momento de inercia de la rueda, ya que este depende de la masa y de su posición.

Ahora vamos a relacionar esto con la aceleración angular, magnitud que depende del momento de inercia y del par aplicado. Así que variando la distribución de la masa (y/o la masa) de las ruedas, variaremos su aceleración angular y como consecuencia la aceleración lineal del monoplaza.

Hasta ahora hemos hablado de los neumáticos, las llantas y las suspensiones. Vamos a terminar la parte mecánica con los frenos para después realizar un pequeño estudio a nivel de aerodinámica.

Actualmente los discos de freno de un monoplaza de Fórmula 1 tienen un diámetro de 278 mm y básicamente están hechos de carbono. Su función es la de proporcionar gran parte de la deceleración total al bólido, la otra parte la proporciona la resistencia aerodinámica. La característica más destacable es que trabajan a mucha temperatura (entorno 900 grados centígrados) y por eso es necesario que dispongan de un eficiente sistema de refrigeración.

Suponiendo dicho aumento en el tamaño de las llantas, ya hemos comentado que variaríamos la aceleración. Pues del mismo modo lo haría la deceleración. A consecuencia sería necesario modificar el sistema de frenado para adaptarlo a la nueva solicitud. Y no sólo eso, debido al crecimiento de la llanta ahora habría más espacio libre dónde se podría poder discos más grandes con el objetivo de disipar mejor el calor y mejorar la refrigeración.

Finalmente dejamos todo lo referido a la mecánica para dar paso a los efectos aerodinámicos que produciría este cambio de llantas. Aunque los cambios de tamaño de la llanta no afectan a la superficie frontal dónde incide la corriente libre del aire, sí que tienen una influencia en la aerodinámica del monoplaza. Las llantas están formadas de una sola pieza y se fabrican con moldes de alta tecnología y precisión. No obstante podríamos diferenciar tres partes, el núcleo, es la zona dónde se acoplará con la resta del coche, la parte exterior dónde se acoplará el neumático y los radios, que unen las dos pares. Pues bien, entre radio y radio hay un espacio hueco. Este tiene diversas funciones, aligerar la masa y ventilar el disco de freno, son las más básicas. Además permiten un flujo de aire entre ambos lados. Esta circulación de aire es buena para la refrigeración de los discos de freno, no obstante, cuando el aire sale tiene un flujo turbulento. Este flujo turbulento es generado por la rotación de la llanta y es perjudicial, ya que envía aire sucio hacia la parte trasera del coche. Si aumentamos el diámetro de las llantas y también aumentamos el tamaño de estos huecos, vamos a aumentar el flujo de aire turbulento que sale de refrigerar el disco y también la resistencia al avance.

Para concluir el artículo sólo me queda dar mi opinión. Todo esto que he explicado son las consecuencias que produciría el aumento del tamaño de las llantas. Eso no quiere decir que sea algo bueno ni malo, simplemente sería un cambio. Creo que significaría un gran reto para todo el equipo humano, desde todos los ingenieros de las fábricas hasta los ingenieros de pista y los pilotos. Por otra parte, y esta sí que es negativa, creo que sería necesaria una importante inversión económica. Evidentemente esto iría en contra de la política actual de reducir costes. Ahora sólo nos queda esperar y ver qué pasa.

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