El diseño y fabricación de un coche de calle es un proceso bastante complejo. Sin embargo, cuando se trata de buscar la perfección, para sacar la más mínima décima de tiempo por vuelta, el diseño de los coches de carreras se hace aún más meticuloso y especial.
Si sientes curiosidad por conocer todas las etapas y lo que se hace en cada una de ellas, aquí te la explico de forma fácil para que comprendas mejor los pasos a seguir, los tiempos, y mucho más.
Fase de concepto
La fase de concepto es el primer paso crucial en el diseño de un coche de carreras. Es en este momento donde se establecen las bases sobre las que se construirán las futuras victorias. Imaginemos esta fase como un lienzo en blanco, donde los ingenieros y diseñadores plasman sus ideas más audaces y ambiciosas:
- Reglamento técnico: realmente es el límite o marco de la creatividad, ya que determinará lo que está permitido y prohibido a los ingenieros. No obstante, el reglamento técnico siempre suele tener lagunas o vacíos que suelen ser aprovechados por los ingenieros para obtener ventajas. El reglamento especificará las dimensiones del vehículo y la distancia entre ejes, el peso mínimo y/o máximo, el tipo de motor, potencia, y restricciones en cuanto a materiales empleados, además de restricciones aerodinámicas en cuanto a las alas, difusores, etc., así 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 más complicado, aunque siempre han existido espías industriales y otras artimañas para conocer datos. Sin embargo, si ya conocías a tu contrincante de una temporada anterior, puedes usar esos datos como base y determinar sus puntos fuertes y débiles respecto a los tuyos, y cómo puedes superarlos.
- Especificaciones y objetivos: con lo anterior ya hay datos para la visión general del proyecto. A partir del reglamento y el análisis de la competencia, se establecen las especificaciones técnicas que debe cumplir el vehículo. Los objetivos pueden ser muy variados, desde conseguir la vuelta más rápida hasta desarrollar un coche fiable y fácil de conducir. Algunos ejemplos de objetivos son la velocidad, aceleración, capacidad de frenada, carga aerodinámica, agilidad de conducción, fiabilidad necesaria, etc. Además, se comienza a conocer cuáles son los recursos y el presupuesto necesario para el proyecto. También se marcarán los tiempos o fecha límite y se comenzarán con las primeras simulaciones previas de CFD, análisis estructural, dinámica vehicular, etc. Así se conocerá el rendimiento incluso antes de construir nada…
Aquí también se definirá qué componentes hay que desarrollar en casa o cuales provienen de proveedores o terceros. Por ejemplo, si se trata de un equipo cliente, solo tendrán que desarrollar el chasis y aerodinámica, pudiendo comprar el motor, la caja de cambios o las suspensiones traseras. Mientras que si se trata de un fabricante, entonces se encargarán de todo, incluido el desarrollo del motor…
Fase de diseño
La fase de diseño de un coche de carreras es un proceso creativo y técnico que sienta las bases para un vehículo de alto rendimiento. Es en esta etapa donde se conciben las ideas principales y se establecen los parámetros que guiarán el desarrollo del coche. Esto es una especie de rompecabezas de ingeniería donde se tienen a muchos grupos de ingenieros, cada uno trabajando en un área del coche, y donde todo tiene que integrarse a la perfección y funcionar en conjunto. Por tanto, el feedback entre departamentos también es crucial para optimizar todo el paquete.
- Aerodinámica: en esta fase es importante realizar un estudio y desarrollo de los alerones que llevará el vehículo, que serán los que generen carga aerodinámica 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 aerodinámica posible y el menor drag o resistencia aerodinámica.
- Chasis: se tendrá que fabricar un chasis teniendo en cuenta las especificaciones de seguridad del reglamento, así como la geometría del motor, el tamaño, y la aerodinámica o carenado exterior. También se determinarán 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 distribución de pesos, centro de gravedad, y comportamiento dinámico del coche, también a la rigidez, que puede repercutir directamente sobre la aerodinámica.
- Cockpit: no solo es la célula de supervivencia donde se aloja el pilo y debe ser segura, también debe ser cómoda, ergonómica, permitir la mejor visibilidad, y generalmente se diseña de una sola pieza, como un monocasco. Dentro de él también habrá que integrar el volante, el asiento, la columna de dirección, los pedales, etc.
- Suspensiones: son muy importantes, y se pueden desarrollar de múltiples maneras, desde las típicas push-rod y pull-rod de F1, hasta las clásicas McPherson o independientes de otras categorías. El diseño no solo incluye definir el tipo, también mejorar la geometría para mayor estabilidad, tracción y agarre mecánico del coche. Por otro lado, los amortiguadores también pueden ser vitales para controlar el balanceo y otros movimientos de la carrocería, así como afectar a la aerodinámica debido a las alturas…
- Motor: si se desarrolla en casa, también debe acomodarse a lo que dice el reglamento, por lo que puede ser V6, V8, V12, …atmosférico, turbo, combustión, híbrido, eléctrico 100%, etc. También los materiales empleados pueden tener sus límites, así como las dimensiones, el peso, la ubicación, y todo eso teniendo en cuenta la potencia, par motor y consumo objetivo. En paralelo también se mejorarán otros elementos, como puede ser el combustible para extraer más potencia y mejorar la eficiencia, los lubricantes, etc.
El layout de un coche de carreras es fundamental para lograr un equilibrio óptimo entre la tracción, la estabilidad y la agilidad. Los ingenieros deben considerar tanto la distribución de pesos a la hora de montar todos los componentes, como también la rigidez torsional que se debe tener para evitar flexiones, el centro de gravedad debe ser lo más bajo posible, también se estudiarán los momentos de inercia, etc. Una vez completada esta etapa, se siguen con las simulaciones iniciadas en la primera etapa, ahora con detalles más específicos o valores más definidos según lo que se está diseñando. El proceso es un feedback constante entre lo hecho y lo simulado…
Fase de fabricación
Una vez que el diseño conceptual de un coche de carreras ha sido definido, se inicia una de las etapas más complejas y emocionantes del proceso: la fabricación. Esta fase implica la transformación de dibujos y modelos digitales en un vehículo real, capaz de competir al más alto nivel.
- Manufactura de partes: la fabricación de las distintas partes de un coche de carreras es un proceso altamente especializado que requiere de tecnologías de punta y mano de obra calificada. Algunas de las técnicas más comunes incluyen el mecanizado con máquinas CNC de muy alta precisión, así como el modelado de resinas y fibras de carbono, soldadura, impresión 3D o fabricación 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 estratégicas y de vital importancia. Además de buscar un proveedor de motores, si no se fabrica uno mismo, también habrá que buscar proveedor de neumáticos si no hay unos estándar para todos, así como de sistemas electrónicos, lubricantes, combustibles, frenos, etc. Por ejemplo, en la F1 tenemos proveedores estándar para todos, como Pirelli para neumáticos, 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 planificación cuidadosa y una coordinación precisa. Cada componente debe ser instalado en su posición exacta y ajustado con la máxima precisión. 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 fábricas suelen tener a su alrededor. No obstante, esto dependerá 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 está limitado, y el tipo de neumático también, por lo que básicamente se limitan a comprobar que el coche funciona bien: acelera bien, frena bien, es fiable,… Por ejemplo, en estas pruebas iniciales, según los datos del simulador, se suele hacer:
- Setup básico, ajustando una serie de parámetros (altura, configuraciones de ala, camber, convergencia o divergencia de las ruedas, rigidez de las barras estabilizadoras, distribución de pesos,…) para optimizar su comportamiento en pista.
- Análisis de la primera telemetría, ya que puede aportar datos importantes para el desarrollo futuro, para determinar si se cumplió el rendimiento objetivo, o simplemente para corregir el simulador si no se corresponde con la realidad. La famosa y dichosa «correlación».
A partir de aquí, comienza la carrera por seguir mejorando el vehículo…
Fase de prueba
Una vez que un coche de carreras ha sido diseñado 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 mayoría de categorías del motorsport imponen una serie de crash tests que consisten en pruebas de choque desde varios ángulos para evaluar que la estructura de protección funciona adecuadamente, y es segura en caso de accidente para el piloto.
Si no se pasan estas pruebas, el diseño se deberá 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 atrás muchos modelos por no superar estos tests, lo que obliga a los equipos a rediseñar. De lo contrario, no pueden ser homologados para que se autoricen para la competición.
La homologación no solo consiste en crash tests, también se prueban otras cosas, como si cumple realmente con los requisitos técnicos y establecidos por el reglamento, como las dimensiones, pesos, ensayos de flexión o resistencia, etc.
Carrera y desarrollo
Finalmente, el coche se pone en la pista preparado para la competición, 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 telemetría y compararlos con el simulador, túnel de viento y CFD, que son herramientas que siempre necesitan el feedback de la pista… Conforme se vayan encontrando soluciones, se irán incluyendo mejoras…
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