Compresibilidad y la suspensión de Red Bull

Voy a intentar exponer una teoría que me lleva rondando últimamente la cabeza en relación a la increíble superioridad de Red Bull en calificación, mucha gente busca soluciones mecánicas, algún aparatejo, o gas que se drena, etc etc, pero todavía no he oído a nadie hablar del líquido de suspensión, lo cual es extraño, el caso es que hay fluidos que, si sabes utilizarlos convenientemente te permiten hacer cosas muy interesantes, como por ejemplo ayudarte a hacer poles.

El problema de este año es que en calificación el coche sale con unos 160 kg menos peso que en carrera, lo que hace que el coche se levante al no tener peso, la suspensión se expande porque no hay combustible que apriete el coche hacia abajo.

Es sabido que el efecto suelo y las inercias de los F1 son óptimas si el coche esta a determinada altura, su variamos esa altura más de la cuenta, sobre todo si la aumentamos, el agarre del coche disminuye, y por tanto los tiempos se resienten.

La pregunta del millón es ¿Cómo hacemos una suspensión que no varíe de calificación a carrera?
La respuesta sencilla sería decir “hagamos mas duros los “muelles””, pero no es tan fácil, porque recordemos que la función de la suspensión es absorber los baches del trazado, si hacemos una suspensión muy dura conseguiremos un coche que mantenga la distancia al suelo si, pero en los baches saltará mas de la cuenta perdiendo mas tiempo del que ganamos con la altura, hay que buscar por tanto un equilibrio entre altura mas o menos constante, que favorece la aerodinámica y demás, y la amortiguación propiamente dicha.

Una vez sabemos donde está el problema vamos a dar unas pinceladas de física, lo siento .

Lo primero es decir que las suspensiones de los F1 funcionan con un fluido determinado, es decir son especiales, no llevan el típico muelle que pueda llevar mi coche, funciona de modo diferente, eso hace que sean mucho mas duras.

Para muchos líquidos el coeficiente de compresibilidad isoterma, es decir cuanto se comprime dicho líquido según vayamos aplicando presión, crece casi linealmente, es decir cuanto mas apretamos mas difícil es comprimir el líquido, aplicando esto y utilizando la definición de compresibilidad obtenemos una gráfica del tipo siguiente:




Vemos que al principio con poco que apretemos el liquido se comprime mucho, pero cuando ya está muy comprimido es muy difícil comprimirlo mas, es lo mismo que pasa en el metro, es fácil sentarse cuando hay poca gente, pero cuanta mas gente hay en el vagón más difícil es hacerse hueco, hasta que llega un punto en elo que directamente no podemos entrar.

Una solución que optimiza el compromiso entre altura y amortiguación seria disponer de una sustancia dentro de los amortiguadores, la cual se comprimiera poco en el rango 620-780 kg, rango de peso de un F1 en carrera, y a partir de ahí las propiedades de dicha sustancia variasen de forma que fuese mas fácil de comprimir, para asi amortiguar correctamente, todo esto en un rango de temperaturas lógico.


Podemos, haciendo un ejercicio de imaginación, encontrar dicho líquido mágico para introducir dentro de las suspensiones de nuestro F1.

Podemos, suponiendo un coeficiente de compresibilidad lineal en nuestro rango de utilización, obtener una curva que relacione el peso del coche frente a su altura respecto a la carretera, de este modo podemos buscar una curva que entre 0 y 160 kg de carga varíe poco y después amortigüe de forma correcta.

No es difícil haciendo los ajustes pertinentes estimar que para un Kb=(10^-5)*P+10^-7, valores que no se alejan mucho de los valores estándar de compresibilidad en líquidos a temperatura ambiente, obtenemos una curva de altura frente a peso del siguiente tipo:



Vemos que en el intervalo 0-160kg la altura varía tan solo 3,6 mm sin embargo en el rango 160-320kg varia 8.6 mm más del doble de lo anterior, el coche es mucho mas duro en el rango de “coche cargado” digamos que el coche distingue entre peso causado por el combustible y fuerza ajercida sobre el piso para tener una suspension dura frente al peso y blanda frente al asfalto, si nos vamos ya al rango de los 1000 Kg de presión el liquido se vuelve casi incompresible, este peso solo se obtiene en las curvas rápidas donde es importante una suspensión lo más dura posible.

De este modo, a principio de carrera tenemos un coche que amortigua bien, y en calificación disponemos un coche casi a la misma altura que en carrera algo mas duro que en carrera (lo cual es bueno en calificación) pero que a partir de los 160 kg de presión, (lo cual se supera ampliamente en cualquier bache a 140 km/h) amortigüe a la perfección.

Ya “solo” falta encontrar un líquido que se ajuste lo más fielmente a estas especificaciones teóricas, si es que existe, se pueden buscar tablas de compresibilidades de distintos líquidos y utilizar el que mas nos convenga siempre que sus demás propiedades tales como temperatura de fusión, campana de coexistencia etc lo permitan, pero eso ya es un mero trabajo de búsqueda.


Desde luego esta solución no es óptima al 100%, el coche vacío es algo mas duro, y está algo mas alto, pero las ventajas son evidentes.

Evidentemente este tipo de cosas son algo que los equipos de F1 saben desde que Mansell se dejó bigote, pero encontrar el equilibrio ideal es lo difícil, pudiera ser que los ingenieros de Adrian Newey hayan dado con cierta ventaja en este apartado, y sea parte del secreto de su éxito.