Desde que comenzamos esta sección en VAVEL.com hemos ido hablando de muchos aspectos técnicos de la Fórmula 1 actual que habían sufrido cambios en el último año debido a la gran renovación que ha sufrido el reglamento técnico de este deporte. En esta ocasión vamos a hablar de un conjunto de piezas mecánicas que no han sufrido un gran cambio de un año para otro, pero que sin duda son de gran importancia para que el coche en general, y el motor en particular funcionen a la perfección: la caja de cambios.
Aspectos básicos de la caja de cambios de un Fórmula 1
En líneas generales, la caja de cambios de Fórmula 1 es muy parecida a la caja de cambios de un coche normal, a excepción del mecanismo de selección de marchas que en el caso de los monoplazas está controlado por sistemas hidráulicos y electrónicos ya que son mucho más precisos e incluso permiten seleccionar dos marchas al mismo tiempo.
Al igual que en los turismos de serie, la caja de cambios de un Fórmula 1 dispone de una gama de velocidades del motor: ocho marchas y la marcha atrás, principal diferencia con respecto al año pasado cuando los monoplazas tenían siete marchas y la marcha atrás.
Los equipos disponen de un total de cinco cajas de cambios para las 19 carreras del campeonato. Además este año no pueden cambiar la relación de marchas para adaptar la caja de cambios a cada circuito. Teniendo en cuenta que es uno de los elementos más susceptibles a fallar debido a su complejidad, los equipos fabrican sus propias cajas de cambios para que así se adapten a la perfección al monoplaza.
Para que este complejo sistema de engranajes sea más fácil de comprender, vamos a dividir en cinco las partes de una caja de cambios y vamos a explicar el funcionamiento de cada una de ellas: el embrague, las marchas, el selector, el diferencial y el sistema hidráulico.
El embrague
El embrague es la pieza encargada de unir o separar el motor de la caja de cambios mediante la actuación de un sistema hidráulico sobre los discos del embrague, que son de fibra de carbono. El embrague debe de ser muy pequeño para que el motor vaya montado lo más bajo posible y pueda transmitir la fuerza del motor, por lo que debe de ser de un material resistente como el carbono. Estos discos rozan unos con otros para crear la fricción que une el giro del motor al de la caja de cambios.
El movimiento del embrague está controlado por el piloto desde el volante mediante las levas. En carrera el embrague sólo se usa en la salida y al salir después de las paradas en boxes. En anteriores capítulos de la Guía Técnica de Fórmula 1 VAVEL ya explicamos el funcionamiento del embrague en las salidas de los grandes premios.
Las marchas
Las ochos marchas de un fórmula 1 van montadas en dos ejes montados longitudinalmente en el coche. El motor transmite el giro al eje primario, que va montado abajo, y los engranes van montados en este eje con estrías que permiten que se desplacen a lo largo del eje, pero siempre transmitiendo el giro.
El eje secundario se coloca encima del otro eje y los engranes no están fijados en él, sino que giran libremente sobre cojinetes. Cuando hay que insertar una marcha, un anillo dentado montado en el eje bloquea el engrane correspondiente para que la potencia se transmita al diferencial. El movimiento del anillo es controlado por el mecanismo de selección.
Para insertar la marcha atrás, el piloto pulsa un botón en el volante, y el sistema hidráulico empuja un engranaje que se coloca entre los dos ejes y cambia el sentido de giro resultante. Como pasa con prácticamente todas las piezas de un Fórmula 1, los equipos gastan grandes cantidad es de dinero para ahorrar peso y tamaño, pero las normas limitan el tamaño y el peso mínimo de los engranes son de 10 mm y 80 gr.
El selector
Una de las diferencias de un coche de calle con un Fórmula 1 es que en el coche de calle mientras vamos conduciendo, podemos saltarnos una marcha. Es decir: podemos pasar de tercera a quinta sin pasar por la cuarta marcha. En un monoplaza de fórmula no podríamos hacer esto, ya que tienen un sistema de cambio secuencial y hay que seleccionar las marchas una a una sin saltarse ninguna.
Uno de los aspectos en los que más trabajan los ingenieros encargados de mejorar la caja de cambios es en la velocidad en la que se cambia de una marcha a otra, ya que el tiempo que pasa entre que se quita una marcha y se pone otra, pese a ser muy reducido, es tiempo desperdiciado en servir empujando el monoplaza.
Actualmente todos los equipos de la parrilla tienen sistemas "seamless", que permiten subir marchas sin interrupción en la entrega de potencia a las ruedas, lo que supone una mejora del tiempo por vuelta. Esto sólo se consigue con potentes sistemas hidráulicos y una electrónica rápida que permiten que mientras se está soltando una marcha, ya se esté engranando la siguiente.
El diferencial
Es el encargado de transmitir el giro de la caja de cambios a las ruedas traseras. Su papel es permitir que las ruedas traseras puedan girar a velocidades diferentes, ya que en las curvas, la rueda exterior tiene que recorrer más metros que la rueda interior, y por tanto, debe ir a una mayor velocidad.
Los Fórmula 1 también llevan una pieza llamada autoblocante, ya que al girar una rueda más rápido que la otra, es fácil perder traccion si una de las dos ruedas patina. El autoblocante actúa durante la aceleración para evitar que la rueda bloquee y así se pierda tracción y con ello potencia.
El sistema hidráulico
El sistema hidráulico se encarga de controlar y mover todos etos sistemas. La caja de cambios cuenta con un sistema de válvulas alimentadas por una bomba hidráulica montada en el motor. Las válvulas y los actuadores están controlados por la centralita electrónica, y cuando el piloto quiere que un sistema funcione, la centralita envía señales a las válvulas, que se abren para que la presión hidráulica mueva un actuador. Todas estas piezas son muy pequeñas y están expuestas a fuertes vibraciones y a elevadas temperaturas debido al pequeño espacio libre que hay en una caja de cambios, por lo que el fallo hidráulico es muy habitual en los monoplazas de Fórmula 1.
Para terminar, os dejamos un vídeo en el que el ingeniero Toni Cuquerella explica cómo funciona la caja de cambios de un fórmula 1, y os damos las gracias por seguir una entrega más de la Guía Técnica de Fórmula 1 VAVEL. ¡Nos vemos en el próximo capítulo!
Fotografías: virutasf1.com || formulaf1.es