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Técnica F1: El embrague

La potencia, ese concepto tan importante en el mundo de la competición que hay que manejar correctamente para ser el más rápido.

Cuando tras las sucesivas explosiones que se suceden en la cámara de combustión, el giro del cigüeñal es transmitido a la caja de cambios. Por lo tanto, surge la necesidad de colocar un elemento mecánico que permita acoplar y desacoplar la conexión entre dicha caja de cambios y el motor para poder realizar las arrancadas y paradas sin calar el motor, así como realizar los cambios de marcha sin dañar la transmisión.

De la calle…

El principio de funcionamiento es muy sencillo. Pensemos en lijar un trozo de madera con una lijadora circular eléctrica (tipo pulidora) sin fijarlo a la mesa que usemos para apoyarnos. Si aplicamos potencia a nuestra lijadora, mientras el disco de lija gira en nuestra pieza de madera, la placa de madera se pondrá a girar tendiendo a alcanzar la misma velocidad que el disco de lija. Esto se produce porque el rozamiento entre ambas superficies tiende a hacer que estas giren como un solo sólido, a las mismas rpm.

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Disco de embrague de un coche de calle, y su estructura || Via 40 auto.com

A continuación nos damos cuenta de que esto sucede porque nuestra placa de madera no esta sujeta a la mesa, por lo que decidimos anclarla a la mesa con unos gatos y repetir el procedimiento anterior. En este caso, el rozamiento cuando apretamos el gatillo de la lijadora genera que al existir una diferencia de velocidad entre ambas superficies (la madera no puede girar porque la hemos fijado a la mesa) y el rozamiento producido por la abrasión de la lija haga que el material se desprenda como consecuencia de generar fuerzas que superen la resistencia del material.

Pues bien, el fundamento del embrague es el mismo que el expuesto previamente. Cuando nosotros en nuestro coche soltamos el pedal del embrague, una pieza ejerce una fuerza sobre un conjunto de “resortes” que presionan el disco de embrague, el cual contiene unos discos de un material que produce gran fricción situados en los laterales del disco de presión, contra estos mismos discos de fricción colocados también en el volante de inercia del motor y en la carcasa. Esto produce que la fricción entre los “forros de fricción” que acabo de nombrar, actúen como lija-madera en nuestro caso en el que no existía sujeción a la mesa y giren solidariamente. ¿Interesante, no?

Así mismo, igual que en el ejemplo nuestra lija desgastaba la madera como consecuencia de la fricción cuando existía una diferencia de velocidad, ocurre lo mismo entre el disco de embrague y la salida de la caja de cambios o el motor. Esta resistencia puede ser, por ejemplo, subir un bordillo. Este juego de embrague puede causar ese característico olor a quemado debido a que el disco de fricción patine sobre los forros del volante de inercia o del conjunto de presión, de forma que se desgasta.

Al circuito

En la Fórmula 1 el embrague es diseñado cada vez con un menor tamaño, puesto que la reducción de dimensiones de los motores permite reducir su altura respecto al suelo y pegarlos a este mucho más, hasta que el tamaño de este impedía continuar rediciendo su altura. Es por esto que se ha optado por reducir el tamaño del embrague en diámetro y aumentar el número de forros de fricción, con el fin de ser capaces de transmitir mayor par motor.

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Comparación entre el tamaño del embrague de un Formula 1 y un Iphone, casi similar. Esta reducción diametral implica que es necesario un aumento del número de discos y forros de fricción. || Via Reddirt.com

En los embragues convencionales, cuando pisamos el pedal del embrague, una pieza se desliza por el eje (el cojinete de presión) y comprime una pieza de metal que actua como muelle (el diafragma) haciendo que la parte externa pivote sobre un tope (Arandela Belleville), de forma que se separen los forros de fricción y el par deje de ser transmitido.

En la Formula 1 esto sucede al revés, y es que cuando vamos a ejecutar una arrancada, el cojinete de presión (activado por un mecanismo hidráulico) produce que el diafragma esté empujado hacia fuera, de forma que el embrague esta desacoplado. Cuando vamos a salir, el piloto mediante las levas inferiores de su volante, regula el acople del embrague permitiendo así que el monoplaza acelere gradualmente.

Las características más importantes de los forros de fricción de un F1 es que tienen que tener una alta resistencia y además ser capaces de mantener un coeficiente de fricción estable independientemente (todo lo posible, claro está) de la temperatura, pues alcanza altas temperaturas dado el elevado par que tiene que transmitir.

Sobre el Autor

Carlos Sánchez Martínez

Estudiante de Ingeniería mecánica formado en aerodinámica y CFD aplicado a vehículos de competición y miembro del equipo de Formula Student de la UC3M, realizando el diseño y optimización mediante simulación fluidodinámica del carenado del monoplaza. Mi pasión es el motorsport y en especial la fórmula 1, a la que intentaré acercaros un poco más.
Comment 1
  • arribi

    muy interesante entrada y muy bien escogido el vídeo. eso sí, si me permitís, os comento una pequeña errata (que igual no lo es pero que a mí me lo parece): la herramienta empleada para sujetar la madera a la mesa, por ejemplo, se llama sargenta, no gato como habéis indicado.

    un saludo, y seguid así chicos 😉

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