SCI-Tech

5 cosas secretos de la construcción de los formula 1

Susan Irais 20 / Mar / 19
Diseñado con base en el piloto que lo conducirá, los automóviles de la máxima categoría de la velocidad son la manifestación de la más alta tecnología

Uno de los pilotos de Fórmula 1 más exitosos de todos los tiempos, Alain Prost, analizó cuál era la receta perfecta para poder ser el más rápido en una carrera. El piloto concluyó que:

Para ir realmente rápido hay que frenar un segundo después de lo que te dice el miedo y acelerar un segundo antes de lo que te dicta la lógica”.

Pero el mismo Alain Prost estaría de acuerdo que para realizar esos cambios de velocidad, es necesario un buen automóvil. Para conocer los secretos detrás de la elaboración de un auto de Fórmula 1, Tangible fue a la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas (UPIITA) del Instituto Politécnico Nacional.

En UPIITA, un grupo de estudiantes, llamados Upiita Racing construyen desde cero un automóvil de alta velocidad para competir en la Fórmula SAE, una competencia automotriz internacional donde sólo compiten los 120 mejores equipos del mundo. El equipo de UPIITA competirá este año en Michigan, Estados Unidos en la categoría de motor de combustión interna o eléctrico.

Un automóvil de carreras está diseñado para usarse en competencias de automovilismo, por ello, “lo más importante es la relación peso-potencia, es decir, el motor debe ser potente y ligero”, dicen los miembros del equipo. 
 

Equipo de UPIITA integrado por ingenieros mecatrónicos, mecánicos, aeronáuticos y automotrices
Foto: Cortesía

Los ingenieros describieron las virtudes de los automóviles Formula 1 de la actualidad:

 

1.- Principios de diseño aerodinámicos

En el diseño de estos veloces autos, uno de los papeles más importantes lo tiene la aerodinámica, gracias a ella, el carro puede tomar mejor las curvas sin peligro de ladearse.

Las piezas donde más se notan son el alerón delantero y trasero. Estas piezas tienen el mismo diseño que en un avión, excepto que en vez de hacer que el vehículo despegue del piso lo mantiene ahí.
 

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Vista al diseño del vehículo de UPIITA | Foto: Cortesía
 
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Vista al diseño del vehículo de UPIITA | Foto: Cortesía
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Vista lateral del diseño del vehículo de UPIITA | Foto: Cortesía

“Las fuerzas básicas de la aviación, son el peso, el levantamiento, el arrastre y la tracción, son las mismas en la Fórmula 1, pero aquí en vez de diseñar para levantamiento, hacemos lo contrario, pero es el mismo principio”, dice Pedro Pineda, encargado de aerodinámica del vehículo.

El mismo método para hacer las alas de los aviones, es el mismo para los alerones de un automóvil de carreras, se usan los mismos softwares. 

El diseño del vehículo corresponde a semimonocasco, un tipo de construcción de la aviación donde la cubierta parece muy sencilla y delgada, pero el interior es fuerte. El auto de carreras de los estudiantes de UPIITA tiene una cubierta de fibra de vidrio delgada y ligera, pero por dentro es rígido, soporta cargas potentes. El interior está hecho con tubos de acero que le dan la rigidez al vehículo. Esto mismo sucede con un avión, pero en diferente escala.

2. Están diseñados para proteger al conductor en caso de choque

“La geometría de un automóvil de carreras es muy precisa, con medidas específicas y esto es porque en caso de un impacto el piloto debe salir ileso”, dice el encargado de la elaboración del chasis del vehículo.

El chasis del coche es la estructura interna encargada de aportar sostén, rigidez y forma al vehículo, es la base que permite el resto del ensamble. Entre las dimensiones que se toman en cuanta están las mínimas para el chasis, los materiales y geometrías; el grosor y las medidas a lo largo y ancho. Y la distancia que tiene el piloto en relación a zonas externas. Estas dimensiones de seguridad provienen de los Estándares de la Sociedad de Ingenieros automotrices.
 

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Equipo de UPIITA armando el molde del body | Fotos: Cortesía
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Equipo de UPIITA armando una guía para ensamblar las piezas del Fórmula 1 | Fotos: Cortesía
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Mirada a las entrañas del Fórmula 1 de Upiita Racinges  | Foto: Cortesía
 

Las medidas son vitales porque en caso de una coalición frontal, es decir un choque con otro carro o con cualquier otra superficie, el vehículo debe abrirse, los tubos internos van hacia afuera y absorben el impacto poco a poco para que el piloto no reciba daños. O, si hay una volcadura el chasis crea un plano que protege al piloto, en otras palabras encapsula al conductor.

“Lo que protege al conductor es el atenuador de impactos porque logra absorber la energía cinética de un choque, es como un cojín”, añade el responsable de las medidas. 

 
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Upiita Racinges trabajando en su vehículo | Foto: Cortesía
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Upiita Racinges haciendo modificaciones en su motor | Foto: Cortesía
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Upiita Racinges trabajando en su vehículo | Foto: Cortesía

3. Usan el mismo motor que una moto

“Muchos nos preguntan ‘¿de dónde sacan el motor?’ y les explico que es el mismo motor de una moto, por eso suenan igual, son las mismas revoluciones por segundo a las que da vuelta”, dice María Gómez, la única mujer del equipo.

Son entre 11 mil  y 15 mil revoluciones por segundo a las que va un automóvil de carreras, por eso es un sonido agudo. El equipo ha adaptado un motor Honda para su automóvil de carreras. 

“Un dato interesante, es que que los motores de Fórmula 1 no usan anticongelante, usan agua para evitar derrapes en la pista”, añade la joven. También el equipo toma en cuenta esto para las modificaciones, por ello han invertido en mejorar el sistema de refrigeración de su automóvil.

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Imagen representativa | Foto: Especial

4. Para su construcción se toma en cuenta al piloto. Este usa un traje parecido al de un bombero

El equipo Upiita Racinges es muy grande, y aún no deciden quién será el conductor, pero ya tienen opciones y se han demorado porque estas opciones deben cumplir con ciertos requisitos: Calzar más o menos del mismo número, ser delgados y tener una altura de 170 centímetros. 

Estas dimensiones son vitales porque el diseño del vehículo está basado en el piloto. “El volante va en las rodillas. Entre menos pesado mejor y más o menos debe medir 170 centímetros. El modelo ideal sería alguien con las piernas largas y el torso pequeño”, explica Brandon Salas miembro del equipo. 

Y aunque pareciera utópico tener un automóvil a tu medida, el conductor no la tiene nada fácil. Las condiciones de manejo son pesadas, “el conductor lleva un body en todo el cuerpo antes del traje, una máscara antiignifuga que solo tiene un pequeño espacio para los ojos y todo eso con el motor caliente en la espalda, las temperaturas que debe soportar son muy altas, por eso son dos pilotos”, describe un miembro del equipo. 

El traje que usa el piloto es especial desde las calcetas hasta el casco. “El equipo de seguridad que lleva es NOMEX, el mismo que usa bombero, pero sin tantas capas. Debe ser de esa tela porque es retardante. Si el piloto sale en llamas, deber resistir para que lo apaguen. En caso de emergencia debe tener el tiempo suficiente para salir y que lo auxilien para apagarlo”, explican a Tangible los ingenieros del Instituto Politécnico Nacional.

Así es, que por esta razón los creadores del primer Fórmula 1 de UPIITA han demorado en buscar entre ellos a sus pilotos porque deben tener las mismas medidas y soportar grandes temperaturas, además de conducir con velocidad. 

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Imagen representativa del traje, donde se pueden apreciar desde los calcetines hasta el casco | Foto: Especial

5. Para su diseño se toma en cuenta el lugar donde correrá

“El ambiente puede arruinar tu diseño. La altura, la contaminación, todo afecta. Nuestro diseño aerodinámico está hecho para Michigan que es donde correrá porque si lo consideramos para la Ciudad de México es menor la densidad”, señala Alejandro Millan, uno de los creadores.

Los Fórmula 1 no funcionan igual en cualquier lugar. En la CDMX la densidad del aire es muy pequeña. La comprensión del motor, tampoco es igual, por ello el equipo debe calibrar el carro respecto al ambiente. 

La contaminación afecta en el rendimiento del automóvil porque evita las ondas frías, no ocurren tantas variaciones, “si nosotros diseñamos el automóvil con las características de la CDMX, el automóvil no tendrá la misma capacidad en Michigan donde hay ondas frías y diversas variaciones en el ambiente”, específica Alejandro Millan, miembro de Upiita Racing.

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El equipo trabajando en el diseño del vehículo | Foto: Cortesía

Por último, un componente importante en un automóvil de carreras son las llantas. Los neumáticos no los puedes comprar en cualquier lugar porque son especiales, son lisos, son de esta forma porque tienen mayor tracción, es decir están hechos para sacarle mayor potencia al motor. 

“Para la competencia nos piden un juego de llantas de lluvia, estas tienen tienen grietas y si fuera para nieve, las llantas tendrían cadenas”, agrega Pedro Pineda, uno de los ingenieros. 

Además de diseñar todas estas características, el equipo se ha previsto diseñar el auto más barato, pero competitivo. Esa es la categoría que desean ganar en la Fórmula SAE. En 15 días será la competencia en México, y en un mes en Estados Unidos, ahí los veremos aplicar todos estos principios en la pista de carreras. 

Si deseas conocer más de este proyecto puedes visitar la página del equipo, también pudes donar, ya que al equipo aún le falta dinero para cubrir los gastos de la competencia en Michigan.
 

Autor: Susan Irais
Periodista de ciencia. Colaboradora en Tangible y Asistente de Información de Iván Carrillo. Profesora adjunta de la Facultad de Ciencias Políticas y Sociales de la UNAM. Ha escrito para la revista Algarabía y Ciencia UNAM de la Dirección General de Divulgación de Ciencia.