El diseƱo y fabricaciĆ³n de un coche de calle es un proceso bastante complejo. Sin embargo, cuando se trata de buscar la perfecciĆ³n, para sacar la mĆ”s mĆnima dĆ©cima de tiempo por vuelta, el diseƱo de los coches de carreras se hace aĆŗn mĆ”s meticuloso y especial.
Si sientes curiosidad por conocer todas las etapas y lo que se hace en cada una de ellas, aquĆ te la explico de forma fĆ”cil para que comprendas mejor los pasos a seguir, los tiempos, y mucho mĆ”s.
Fase de concepto
La fase de concepto es el primer paso crucial en el diseƱo de un coche de carreras. Es en este momento donde se establecen las bases sobre las que se construirƔn las futuras victorias. Imaginemos esta fase como un lienzo en blanco, donde los ingenieros y diseƱadores plasman sus ideas mƔs audaces y ambiciosas:
- Reglamento tĆ©cnico: realmente es el lĆmite o marco de la creatividad, ya que determinarĆ” lo que estĆ” permitido y prohibido a los ingenieros. No obstante, el reglamento tĆ©cnico siempre suele tener lagunas o vacĆos que suelen ser aprovechados por los ingenieros para obtener ventajas. El reglamento especificarĆ” las dimensiones del vehĆculo y la distancia entre ejes, el peso mĆnimo y/o mĆ”ximo, el tipo de motor, potencia, y restricciones en cuanto a materiales empleados, ademĆ”s de restricciones aerodinĆ”micas en cuanto a las alas, difusores, etc., asĆ como una serie de requisitos de seguridad y fiabilidad (si existen restricciones para el cambio de piezas).
- Datos de los competidores: es importante conocer al enemigo. Si todos parten de cero, esto puede ser algo mĆ”s complicado, aunque siempre han existido espĆas industriales y otras artimaƱas para conocer datos. Sin embargo, si ya conocĆas a tu contrincante de una temporada anterior, puedes usar esos datos como base y determinar sus puntos fuertes y dĆ©biles respecto a los tuyos, y cĆ³mo puedes superarlos.
- Especificaciones y objetivos: con lo anterior ya hay datos para la visiĆ³n general del proyecto. A partir del reglamento y el anĆ”lisis de la competencia, se establecen las especificaciones tĆ©cnicas que debe cumplir el vehĆculo. Los objetivos pueden ser muy variados, desde conseguir la vuelta mĆ”s rĆ”pida hasta desarrollar un coche fiable y fĆ”cil de conducir. Algunos ejemplos de objetivos son la velocidad, aceleraciĆ³n, capacidad de frenada, carga aerodinĆ”mica, agilidad de conducciĆ³n, fiabilidad necesaria, etc. AdemĆ”s, se comienza a conocer cuĆ”les son los recursos y el presupuesto necesario para el proyecto. TambiĆ©n se marcarĆ”n los tiempos o fecha lĆmite y se comenzarĆ”n con las primeras simulaciones previas de CFD, anĆ”lisis estructural, dinĆ”mica vehicular, etc. AsĆ se conocerĆ” el rendimiento incluso antes de construir nadaā¦
AquĆ tambiĆ©n se definirĆ” quĆ© componentes hay que desarrollar en casa o cuales provienen de proveedores o terceros. Por ejemplo, si se trata de un equipo cliente, solo tendrĆ”n que desarrollar el chasis y aerodinĆ”mica, pudiendo comprar el motor, la caja de cambios o las suspensiones traseras. Mientras que si se trata de un fabricante, entonces se encargarĆ”n de todo, incluido el desarrollo del motorā¦
Fase de diseƱo
La fase de diseƱo de un coche de carreras es un proceso creativo y tĆ©cnico que sienta las bases para un vehĆculo de alto rendimiento. Es en esta etapa donde se conciben las ideas principales y se establecen los parĆ”metros que guiarĆ”n el desarrollo del coche. Esto es una especie de rompecabezas de ingenierĆa donde se tienen a muchos grupos de ingenieros, cada uno trabajando en un Ć”rea del coche, y donde todo tiene que integrarse a la perfecciĆ³n y funcionar en conjunto. Por tanto, el feedback entre departamentos tambiĆ©n es crucial para optimizar todo el paquete.
- AerodinĆ”mica: en esta fase es importante realizar un estudio y desarrollo de los alerones que llevarĆ” el vehĆculo, que serĆ”n los que generen carga aerodinĆ”mica y mejoren la velocidad de paso por curva y adherencia, lo mismo para el difusor, conductos de freno, planos o perfiles adicionales, etc. La idea es crear un coche con la mayor carga aerodinĆ”mica posible y el menor drag o resistencia aerodinĆ”mica.
- Chasis: se tendrĆ” que fabricar un chasis teniendo en cuenta las especificaciones de seguridad del reglamento, asĆ como la geometrĆa del motor, el tamaƱo, y la aerodinĆ”mica o carenado exterior. TambiĆ©n se determinarĆ”n los materiales que se pueden emplear, como la fibra de carbono, titanio, composites, aluminio, etc. Hay que tener en cuenta que esto no solo afecta a la distribuciĆ³n de pesos, centro de gravedad, y comportamiento dinĆ”mico del coche, tambiĆ©n a la rigidez, que puede repercutir directamente sobre la aerodinĆ”mica.
- Cockpit: no solo es la cĆ©lula de supervivencia donde se aloja el pilo y debe ser segura, tambiĆ©n debe ser cĆ³moda, ergonĆ³mica, permitir la mejor visibilidad, y generalmente se diseƱa de una sola pieza, como un monocasco. Dentro de Ć©l tambiĆ©n habrĆ” que integrar el volante, el asiento, la columna de direcciĆ³n, los pedales, etc.
- Suspensiones: son muy importantes, y se pueden desarrollar de mĆŗltiples maneras, desde las tĆpicas push-rod y pull-rod de F1, hasta las clĆ”sicas McPherson o independientes de otras categorĆas. El diseƱo no solo incluye definir el tipo, tambiĆ©n mejorar la geometrĆa para mayor estabilidad, tracciĆ³n y agarre mecĆ”nico del coche. Por otro lado, los amortiguadores tambiĆ©n pueden ser vitales para controlar el balanceo y otros movimientos de la carrocerĆa, asĆ como afectar a la aerodinĆ”mica debido a las alturasā¦
- Motor: si se desarrolla en casa, tambiĆ©n debe acomodarse a lo que dice el reglamento, por lo que puede ser V6, V8, V12, ā¦atmosfĆ©rico, turbo, combustiĆ³n, hĆbrido, elĆ©ctrico 100%, etc. TambiĆ©n los materiales empleados pueden tener sus lĆmites, asĆ como las dimensiones, el peso, la ubicaciĆ³n, y todo eso teniendo en cuenta la potencia, par motor y consumo objetivo. En paralelo tambiĆ©n se mejorarĆ”n otros elementos, como puede ser el combustible para extraer mĆ”s potencia y mejorar la eficiencia, los lubricantes, etc.
El layout de un coche de carreras es fundamental para lograr un equilibrio Ć³ptimo entre la tracciĆ³n, la estabilidad y la agilidad. Los ingenieros deben considerar tanto la distribuciĆ³n de pesos a la hora de montar todos los componentes, como tambiĆ©n la rigidez torsional que se debe tener para evitar flexiones, el centro de gravedad debe ser lo mĆ”s bajo posible, tambiĆ©n se estudiarĆ”n los momentos de inercia, etc. Una vez completada esta etapa, se siguen con las simulaciones iniciadas en la primera etapa, ahora con detalles mĆ”s especĆficos o valores mĆ”s definidos segĆŗn lo que se estĆ” diseƱando. El proceso es un feedback constante entre lo hecho y lo simuladoā¦
Fase de fabricaciĆ³n
Una vez que el diseƱo conceptual de un coche de carreras ha sido definido, se inicia una de las etapas mĆ”s complejas y emocionantes del proceso: la fabricaciĆ³n. Esta fase implica la transformaciĆ³n de dibujos y modelos digitales en un vehĆculo real, capaz de competir al mĆ”s alto nivel.
- Manufactura de partes: la fabricaciĆ³n de las distintas partes de un coche de carreras es un proceso altamente especializado que requiere de tecnologĆas de punta y mano de obra calificada. Algunas de las tĆ©cnicas mĆ”s comunes incluyen el mecanizado con mĆ”quinas CNC de muy alta precisiĆ³n, asĆ como el modelado de resinas y fibras de carbono, soldadura, impresiĆ³n 3D o fabricaciĆ³n aditiva de cualquier tipo, etc.
- Proveedores externos: es vital tener una red de proveedores de primera, capaces de aportar lo mejor de lo mejor. Las asociaciones son estratĆ©gicas y de vital importancia. AdemĆ”s de buscar un proveedor de motores, si no se fabrica uno mismo, tambiĆ©n habrĆ” que buscar proveedor de neumĆ”ticos si no hay unos estĆ”ndar para todos, asĆ como de sistemas electrĆ³nicos, lubricantes, combustibles, frenos, etc. Por ejemplo, en la F1 tenemos proveedores estĆ”ndar para todos, como Pirelli para neumĆ”ticos, McLaren Electronics para la ECU, Brembo para frenos, etc.
- Ensamblaje: ahora que tenemos todas las piezas fabricadas, tanto las hechas en casa como las que vienen de terceros, entonces toca el ensamblaje de un coche de carreras. Un proceso meticuloso que requiere de una planificaciĆ³n cuidadosa y una coordinaciĆ³n precisa. Cada componente debe ser instalado en su posiciĆ³n exacta y ajustado con la mĆ”xima precisiĆ³n. Los equipos de ensamblaje utilizan herramientas especializadas y siguen procedimientos rigurosos para garantizar la calidad y la repetibilidad del proceso.
- Primer prototipo: el momento de la verdad ha llegado. Ahora ya hay un primer modelo terminado, y se puede probar junto o por separado. Por ejemplo, el motor se puede probar en un banco de pruebas para determinar rendimiento, fiabilidad, etc., o se puede integrar en el chasis para comprobar el coche completo en las pistas o circuitos de pruebas que las fĆ”bricas suelen tener a su alrededor. No obstante, esto dependerĆ” de las restricciones del reglamento, ya que algunas, como la F1, tiene limitaciones en las pruebas realizadas para evitar sobrecostes. En los Filming Days de F1 o Shakedown, el kilometraje estĆ” limitado, y el tipo de neumĆ”tico tambiĆ©n, por lo que bĆ”sicamente se limitan a comprobar que el coche funciona bien: acelera bien, frena bien, es fiable,ā¦ Por ejemplo, en estas pruebas iniciales, segĆŗn los datos del simulador, se suele hacer:
- Setup bĆ”sico, ajustando una serie de parĆ”metros (altura, configuraciones de ala, camber, convergencia o divergencia de las ruedas, rigidez de las barras estabilizadoras, distribuciĆ³n de pesos,ā¦) para optimizar su comportamiento en pista.
- AnĆ”lisis de la primera telemetrĆa, ya que puede aportar datos importantes para el desarrollo futuro, para determinar si se cumpliĆ³ el rendimiento objetivo, o simplemente para corregir el simulador si no se corresponde con la realidad. La famosa y dichosa Ā«correlaciĆ³nĀ».
A partir de aquĆ, comienza la carrera por seguir mejorando el vehĆculoā¦
Fase de prueba
Una vez que un coche de carreras ha sido diseƱado y fabricado, llega el momento de ponerlo a prueba. Esta fase es crucial para evaluar su seguridad, y para realizar los ajustes necesarios antes de competir o las homologaciones. Por ejemplo, la mayorĆa de categorĆas del motorsport imponen una serie de crash tests que consisten en pruebas de choque desde varios Ć”ngulos para evaluar que la estructura de protecciĆ³n funciona adecuadamente, y es segura en caso de accidente para el piloto.
Si no se pasan estas pruebas, el diseƱo se deberĆ” retocar, y volver a fabricar el chasis mejorado y volver a presentar el prototipo para las pruebas nuevamente. Esto es habitual en la F1, ya que la FIA ha echado para atrĆ”s muchos modelos por no superar estos tests, lo que obliga a los equipos a rediseƱar. De lo contrario, no pueden ser homologados para que se autoricen para la competiciĆ³n.
La homologaciĆ³n no solo consiste en crash tests, tambiĆ©n se prueban otras cosas, como si cumple realmente con los requisitos tĆ©cnicos y establecidos por el reglamento, como las dimensiones, pesos, ensayos de flexiĆ³n o resistencia, etc.
Carrera y desarrollo
Finalmente, el coche se pone en la pista preparado para la competiciĆ³n, y comienza la carrera por el desarrollo, mejorando el rendimiento de forma progresiva para seguir siendo competitivos frente a los contrincantes. Para ello, hay que recoger una gran cantidad de datos mediante telemetrĆa y compararlos con el simulador, tĆŗnel de viento y CFD, que son herramientas que siempre necesitan el feedback de la pistaā¦ Conforme se vayan encontrando soluciones, se irĆ”n incluyendo mejorasā¦
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