Los automóviles de carreras de Fórmula 1

 

 

De 200.000.000 a 500.000.000 euros por año es el coste de un equipo con 2 pilotos de Fórmula 1 que participe en las carreras que arrastran más seguidores físicos y televisivos en Europa. Es una actividad cara. El coste se reparte del siguiente modo: 20 % en motores, 20 % en pilotos, 35 % en el resto de personas del equipo móvil y 25 % en investigación y desarrollo en fábrica. Todo ello, a pesar de las restricciones que impone la FIA (Federación Internacional de Automovilismo) para que los costes no sean excesivos. Detrás de cada equipo suele haber una marca de automóviles que pretende con ello hacer publicidad para vender sus automóviles de serie.

 

Cada equipo está compuesto de 200 a 800 personas, la mitad de las cuales se dedica a investigación y desarrollo. Cada equipo emplea de 3.000 a 30.000 metros cuadrados de naves industriales y de 10 a 15 camiones para los desplazamientos. La organización y el reparto de funciones dentro cada equipo es similar a la de una empresa normal.

 

El diseño de un nuevo automóvil de Fórmula 1 se inicia de 9 a 10 meses antes de iniciarse la temporada anual de carreras, con el máximo secreto para que los competidores no conozcan detalles que les ayuden. Cada equipo trata de aplicar al límite las relaciones entre automóvil, deporte y negocio; todo ello, dentro de un reglamento complicado de la FIA que regula muchas características del automóvil de Fórmula 1, tales como medidas de dimensiones lineales máximas del automóvil, de dimensiones lineales mínimas para el cubículo del piloto y de dimensiones lineales de los neumáticos.

 

El movimiento de un automóbil de carreras consiste en síntesis en: acelerar , frenar antes de una curva, seguir la curva y acelerar de nuevo. Millones de datos del comportamiento de las partes del automóvil y del piloto se transmiten por segundo mediante telemetría a la parte del equipo que está presente en el circuito de carreras (en un lugar que los angloparlantes llaman “boxes”, es decir, “cajas”) y mediante satélite a la fábrica. Y el piloto está en contacto auditivo con dicha parte del equipo, la cual tiene un jefe que debe ir decidiendo sobre la marcha la estrategia de la carrera en cuanto a tipos de neumáticos e instantes de repostar gasolina, entre otras decisiones, que afectan a sus 2 pilotos; todo ello, según las decisiones que adopten los equipos contrarios.

 

La parte mecánica del automóvil y el cubículo del piloto están montados en un monocasco de fibra de carbono que es muy resistente a esfuerzos de flexión, de torsión y de choque. Cada modificación de un solo milímetro del automóvil es importante. Subir 3 milímetros el eje del cigüeñal provoca que el automóvil sea más lento y que no sea competitivo. La aerodinámica es importantísima y el ala delantera del automóvil condiciona el resto del vehículo.

 

Un automóvil deportivo de serie suele tener un peso de 1.500 quilogramos, un motor de 3.000 centímetros cúbicos de cilindrada y 185 kilovatios de potencia (equivalentes a 250 caballos de vapor) con velocidad máxima de 244 kilómetros por hora y aceleración de 0 a 100 kilómtros por hora en algo menos que 7 segundos.

 

Por otra parte, un automóvil de Fórmula 1 suele tener un peso de 600 kilogramos (incluido un laste en la parte inferior), un motor de 2.500 centímetros cúbicos de cilindrada y 555 kilovatios de potencia (equivalentes a 750 caballos de vapor), con velocidad máxima de 330 kilómetros por hora y aceleración de 0 a 100 kilómetros por hora en 2,9 segundos.

 

Paradógicamente, el coeficiente aerodinámico de un automóvil de Fórmula 1 es mayor que el de un automóvil deportivo de serie, es decir, ofrece mayor resistencia a moverse por el choque con el aire, a igualdad de sección perpendicular al movimiento. Ello es necesario debido a que las características aerodinámicas del automóvil de Fórmula 1 deben ser tales que se ejerza una fuerza de 950 kilogramos en las ruedas delanteras y 850 kilogramos en las ruedas traseras contra el suelo yendo a 300 kilómetros por hora, a fin de mantenerlos pegados al suelo y que no vuelen; para esto se invierten 330 kilovatios de la potencia disponible de los 555 kilovatios de potencia antes mencionados (es decir, 450 caballos de vapor de la potencia disponible de 750 caballos de vapor).

 

La adherencia al suelo antes mencionada permite frenar con desaceleración de 35 a 40 metros por segundo al cuadrado (es decir de 3,5 a 4 veces la aceleración de la gravedad simbolizada a veces por “g”, pero en sentido contrario al del movimiento) mientras que un automóvil de serie frena con desaceleración de alrededor de 10 metros por segundo al cuadrado (es decir, la misma aceleración que la de la gravedad, pero en sentido contrario al del movimiento).

 

En una curva, la aceleración lateral que sufre el piloto de Fórmula 1 es de unos 40 metros por segundo al cuadrado (es decir, unas 4 veces la aceleración de la gravedad) que le es muy molesta y que le obliga a desarrollar en gimnasio determinados músculos para soportar dicha aceleración; por ello y porque la suspensión del automóvil de Fórmula 1 es muy dura, no puede decirse que pilotarlo no sea un deporte. En la misma circunstancia, un conductor de automóvil de serie sufre una aceleración lateral de sólo 10 metros por segundo al cuadrado (es decir, la misma aceleración que la de la gravedad, pero lateralmente).

 

La potencia de un motor endotérmico de gasolina es función principalmente de la presión media dentro de sus cilindros y de la velocidad de giro del motor, el cual está limitado reglamentariamente a 19.000 vueltas por minuto (renuncio a expresarlo en radianes por segundo empleando el obligatorio sistema internacional de unidades). El reglamento de 1952 permitía motores con máximos de 7.500 vueltas por minuto y de 1.985 centímetros cúbicos de cilindrada que conseguían de 125 a 132 kilovatios de potencia (es decir, de 170 a 180 caballos de vapor). El reglamento de 1985 permitía motores con máximos de 20.000 vueltas por minuto y de 2.997 centímetros cúbicos de cilindrada; estos motores tenían 10 cilindros en uve y 40 válvulas. El reglamento de 2008 permitía motores con máximos de 19.000 vueltas por minuto y de 2.500 centímetros cúbicos; estos motores tenían 8 cilindros en uve y 32 válvulas; no estaba permitida ayuda electrónica en aceleraciones ni en desaceleraciones; estaba permitido un nuevo sistema de recuperación de energía inercial que proporcionaba ganar unos 2 segundos más en la aceleración a la salida de una curva; en el futuro, se podrá emplearse un sistema de recuperación eléctrica de la energía y motores híbridos de gasolina y eléctricos.

 

Cada equipo se esfuerza para que todas las características del automóvil de Fórmula 1 estén al límite de la física y para que estén equilibradas entre sí. Si el automóvil está a punto, hay una diferencia de aproximadamente 1 segundo por vuelta del circuito entre los automóviles de Fórmula 1 que compiten entre sí; esto representa solamente alrededor de un 1 por mil de diferencia de velocidad media.

 

Las técnicas empleadas en la investigación y desarrollo de automóviles de Fórmula 1, es decir, las asignaturas de carrera técnica que deben conocer entre todos los componentes del equipo son:

 

Álgebra lineal

Mecánica de cuerpos rígidos

Química

Termodinámica

Representación gráfica

Materiales

Informática

Organización de empresas

Teoría de máquinas

Cálculo numérico y simulación

Resistencia de materiales

Transferencia de calor

Mecánica de fluidos

Cálculo de elementos de máquinas

Electrónica

Vehículos

Tecnología de fabricación

Motores endotérmicos

Telemetría

 

Los estudios mejor indicados para conocer dichas técnicas son los de ingeniería industrial, ingeniería aeronáutica e ingeniería de telecomunicaciones, según la técnica a emplear.

 

Se habla mucho de la seguridad física de los pilotos y del público; se trata de minimizar el peligro de un accidente. Para ello, entre otras medidas, se han estudiado a fondo los accidentes ocurridos y la reglamentación obliga a pruebas de choque. La fibra de carbono del monocasco puede aplastarse hasta prácticamente cero y, por ello, absorber bien la energía de un choque; en contraposición, el metal no puede aplastarse tanto. Se han reglamentado alas mayores para adherir más el automóvil de Fórmula 1 al suelo.

 

Dado que hay tantas limitaciones reglamentarias en el diseño de motores, cada equipo se esmera en el diseño de la suspensión; ésta tiene un movimiento vertical de sólo 25 milímetros; y se cuenta además con que los neumáticos tienen un movimiento vertical de 35 milímetros respecto al suelo a lo largo de un circuito de carreras.

 

Al frenar de 200 hasta 100 kilómetros por hora al acercarse a una curva, los frenos de carbono alcanzan una temperatura de 1.100 Celsius, impensable en automóviles de serie.

 

Desgraciadamente, pocas tecnologías pueden pasarse de los automóviles de Fórmula 1 a los automóviles de serie. Éstos son más difíciles de diseñar, aunque parezca inverosímil. Una de las tecnologías traspasables es la seguridad pasiva en caso de choque.

 

Para que los equipos no gasten todavía más en investigación, el reglamento prohibe emplear materiales matriciales, mezcla de aluminio y fibra.

 

El combustible está reglamentado entre límites y cada equipo escoge el combustible que le parece más ventajoso.

 

Resumiendo, en torno a los automóviles de Fórmula 1 hay dinero, pilotos, personas clave, afición, patrocimadores, actividades, saber hacer, tecnologías, túnel de viento y pasión.

 

 

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