En los últimos días la caja misteriosa de Ducati seguía dando vueltas por nuestra cabeza. Descartando el tema de la fiambrera, estaba claro que su función debería tener. Y a lo mejor es algo más sencillo de lo que parece pues simplemente podría ser un compartimento para poder instalar durante los test más sistemas de adquisición de datos que ayudasen a desarrollar la moto de una forma más eficaz durante la pretemporada.
Pero lo cierto es que para ser algo provisional hay varias cosas que no acaban del todo de encajar en la ecuación: el acabado, su ubicación perfectamente centrada en la moto (una caja para electrónica podría estar desplazada y con el peso del escape al otro lado, quedar compensado uno y otro) así como el hecho de rediseñar el escape además de nuevas protecciones contra el calor en la pierna del piloto… parece demasiado trabajo para algo que se va a usar relativamente poco.
También podríamos decir que los ingenieros han decido probar a desplazar la electrónica desde la parte frontal a la parte trasera, buscando un reparto de pesos diferente con el fin de mejorar la manejabilidad de la Ducati Desmosedici GP17 en curva.
Sin embargo Mat Oxley, auténtico gurú tecnológico y experto periodista, apuntaba en su última publicación en Motorsportmagazine que esta caja podría contener un sistema de suspensión directamente derivada de la Fórmula 1. No sería la primera vez que la F1 sirve de inspiración a MotoGP pues recordemos que la caja seamless de Honda vino de la mano de Nakamoto después de que el ex-vicepresidente de HRC hubiese estado trabajando con el equipo Honda de F1 en su anterior etapa en el mundial.
Este elemento que trabaja directamente con la suspensión se denomina Inerter o J-Damper, y fue desarrollado por el profesor Malcolm Smith de la Universidad de Cambridge quien luego trabajó codo con codo con McLaren, el equipo que lo llevaría en primer lugar a la competición. Se habla que incluso la escudería inglesa ya trabajaba con él antes de que Renault pusiese en pista el llamado mass damper y que posteriormente fue prohibido por reglamento.
Pero la pregunta que os estaréis haciendo es: vale, sí, un elemento con nombre raro en inglés pero… ¿cuál es su función? Pues algo tan importante como mantener los neumáticos siempre pegados al asfalto.
¿Pero eso no es trabajo ya de la suspensión? Efectivamente, pero como sabréis, en la ecuación de la suspensión entra un elemento muy importante que es el neumático y que él mismo actúa como otra suspensión. Y cuando neumático y vehículo entran en resonancia, aparece el conocido chattering que tan de cabeza trae a los pilotos y a los ingenieros.
¿Podría ser entonces un elemento que evitase el chatter de los neumáticos? Sí pero no a imagen y semejanza de la F1 como apunta Mat Oxley. Porque lo cierto es que el Inerter o J-Damper es un elemento mecánico en contacto directo con la suspensión y, difícilmente, montado en el colín puede hacer su función.
¿Entonces? Hay que pensar en otra aplicación de este dispositivo, y es la creación de una masa variable en un punto elegido que ayude, cuando nosotros queremos, a reducir las vibraciones en función de los parámetros que hayamos escogido y programado.
¿Y cómo funciona todo esto? Pues amigo, para eso tienes que seguir leyendo las 3 pestañas de la noticia que podéis pinchar en la parte superior del texto.
Inerter: funcionamiento
Lo primero que hay que saber es cómo funciona el Inerter o J-Damper y el motivo por el que se desarrolló, que no fue pensado en la Fórmula 1. Como decimos, Malcolm Smith de la Universidad de Cambridge ha sido el artífice de esta genialidad que una vez comprendido parece tan sencillo que es increíble que nadie hubiese pensado en ello hasta el siglo XXI.
Todo parte de las analogías que siempre se han creado entre mecánica y electricidad. Y es que todos los elementos tienen relación directa entre ellos. En el caso que nos ocupa de un sistema de suspensión tenemos tres elementos principales: el muelle, el amortiguador y la masa que manejamos. En electricidad estaríamos hablando de una bobina inductora (muelle), una resistencia (amortiguador) y un condensador (la masa). En este cuadro veréis la relación directa entre unos y otros.
La correspondencia es directa y perfecta en el caso del muelle y del amortiguador, pero el problema viene con la masa. Mientras el muelle y el amortiguador (bobina y resistencia) tienen dos puntos de anclaje (terminales en el esquema eléctrico), y de igual forma el condensador, el equivalente de éste mecánicamente hablando sólo tiene uno ya que el punto en el que se aplica la fuerza en una masa cualquiera es único y se denomina centro de masas (Segunda Ley de Newton). Bueno, lo cierto es que tendría dos pero el segundo es la propia Tierra, y un condensador no tiene que estar siempre conectado a la tierra eléctrica.
Surge por lo tanto el problema de si es posible construir un elemento que, a imagen de un condensador, sea capaz de acumular una masa y reaccione en función de las fuerzas que se le apliquen pero que, al mismo tiempo, tenga dos puntos de anclaje físicos. O dicho de otra forma, que responda a estas premisas:
- Ser capaz de tener una masa pequeña independiente del valor inercial que se necesite.
- Que no sea necesario conectarlo físicamente a la “tierra mecánica” donde vaya instalado.
- Debe tener un recorrido lineal limitado, definido y que además mantenga unas dimensiones contenidas.
- Debe funcionar independientemente de la orientación espacial que tome.
Y aquí es cuando este Profesor acaba desarrollando el Inerter o J-Damper (como lo denominó McLaren para despistar a los rivales) y que se puede representar esquemáticamente con el siguiente gráfico:
Como se puede observar, el dispositivo se conecta a un punto donde recibe las fuerza y este la acumula y transforma en energía rotativa gracias a unos piñones y un volante de inercia. Os recomendamos leer este enlace y también este si queréis ampliar información sobre él y su funcionamiento explicado por el propio profesor Smith y Michael Z.Q.Chen.
De esta forma y viajando atrás en el tiempo, a la época de la máquina de vapor, si conectásemos a este volante de inercia un eje, conseguimos un movimiento constante y continuo de salida independiente del movimiento oscilatorio de la entrada. O explicado de otra forma manteniendo la analogía mecánico-eléctrica: la fuerza mecánica aplicada y la velocidad se pueden filtrar y guardar de la misma forma que un condensador filtra si es necesario el voltaje acumulando corriente. Y esto es lo más interesante porque si eléctricamente podemos desarrollar circuitos que eliminen ciertas frecuencias o picos en las corrientes, ahora también se puede hace mecánicamente.
Aplicado a la suspensión
A la vista de los dos gráficos superiores podemos entender de una mejor forma cómo funciona este dispositivo. Podríamos considerar una representación eléctrica de una suspensión mecánica: tenemos el suelo, la masa del vehículo (M), el muelle © y el amortiguador (k). A la derecha una suspensión convencional y a la izquierda, una que instala el Inerter o J-Damper por encima (m).
Así mientras en el esquema convencional, los movimientos de la suspensiones interfieren en el vehículo y si se crean oscilaciones en éste llegan también a la suspensión (lo que conocemos como chattering), con el Inerter se consiguen minimizar estas vibraciones ya que genera una fuerza opuesta a la que ejerce el muelle. Y variando la longitud del eje o el diámetro de los elementos internos, adecuarla a las vibraciones exactas que estemos sufriendo y hacer que desaparezcan pero sin por ello cambiar el reglaje propio de las suspensiones.
Este elemento, montado en la suspensión tanto delantera como trasera de los Fórmula 1 consiguió mejorar enormemente el agarre de los neumáticos. Pero como vemos, se necesita una unión física entre la suspensión y J-Damper (genera una fuerza opuesta directamente), algo que en el caso de la Ducati es imposible a la vista de la ubicación de la caja.
Aplicado a la moto
Mat Oxley hace una interesante aportación en su artículo ya que comenta un caso concreto que le ocurrió a Wayne Rainey. En entrenamientos montaban una caja para registrar datos debajo del asiento que pesaba unos dos kilos. De cara a carrera la quitaron y aparecieron las vibraciones. Tardaron tres carreras en darse cuenta que ese peso en ese sitio concreto anulaba el problema del _chattering. Por eso hasta ahora, los equipos intentan variar o colocar peso cuando sufre de chattering para cambiar el punto exacto de resonancia en el que aparecen estas vibraciones. Lo hacen tanto en la propia moto como en los elementos que influyen (llantas, suspensiones, tijas, anclajes, etc).
Sin embargo, en su artículo comete una imprecisión ya que afirma que el J-Damper es una versión electrónica del mass-damper. Pero, como hemos visto, ambos son elementos mecánicos por lo que es imposible realizar una aplicación directa en la que los elementos estén a la vista en la ubicación que vemos en la Ducati.
Pero también es cierto que el Inerter o J-Damper cuenta con tres aplicaciones posibles:
- Absorción de vibraciones (ejemplo que hemos visto).
- Mejorar el funcionamiento de las suspensiones sobre todo cuando se acercan al límite del recorrido físico, donde los muelles modifican sus constantes y no mantienen la linealidad necesaria.
- Simular masas inerciales.
La tercera aplicación es la más interesante porque se puede aplicar para el caso que planteamos. Si somos capaces de detectar el chattering en una moto (e incluso medirlo por medio de la telemetría), seríamos capaces de hacer girar más o menos rápido una masa dada e instalada en la moto con el fin de reducir las vibraciones.
¿Y por qué en el colín de la moto? Pues porque el momento de inercia de una masa aumenta con el cuadrado de la distancia. Es decir, el mismo peso ubicado al doble de distancia del centro de masas cuadruplica su efecto. Así con un peso muy pequeño colocado allí, generamos una fuerza muy grande y no hace falta por lo tanto poner un peso mayor pero más centrado.
En este sentido se nos ocurre que incluso podría contener un sistema giroscópico que mejorarse la agilidad de la moto en curva y permitiese que ésta girase mejor, algo que han pedido los pilotos el año pasado. De igual forma que el motor se modifica para que el cigüeñal sea contrarrotante y por lo tanto, anule la fuerza giroscópica de las ruedas a alta velocidad, un elemento montado en el colín podría mejorarla de forma artificial y, además, ser modificable rápidamente en función de las necesidades.
Pero lo cierto es que, al menos hasta que alguien de Ducati se pronuncie, esto son meras especulaciones derivadas de una mente inquieta. Aun así, lo verdaderamente importante es que los ingenieros sean capaces de devanarse los sesos con el fin de conseguir esa décima de ventaja que puede darles el título. Una innovación que luego redunda en todos los ámbitos.
