Coches de Fórmula 1: todo lo que necesitas saber sobre ellos
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Los autos de Fórmula 1 son la encarnación física de los últimos avances en la industria automotriz. Ver las carreras proporciona la dosis correcta de emoción en sí mismo, pero los verdaderos fanáticos saben que las cosas más importantes suceden fuera de la pista. La innovación, las pruebas y la ingeniería se esfuerzan por hacer que el automóvil sea incluso 1 km/h más rápido.
Todo esto significa que las carreras son solo una pequeña parte de lo que es la Fórmula 1.
¿Y tu? ¿Alguna vez te has preguntado cómo se construye un coche de Fórmula 1? ¿Cuáles son sus características y por qué alcanza una velocidad tan tremenda? Si es así, ha venido al lugar correcto.
Aprenderás sobre todo en el artículo.
Coche de Fórmula 1 - elementos estructurales básicos
La Fórmula 1 se basa en algunos elementos clave. Consideremos cada uno de ellos por separado.
Monocasco y chasis
Los diseñadores del automóvil encajaron todos los elementos en su parte principal: el chasis, cuyo elemento central es el llamado monocasco.Si un automóvil de Fórmula 1 tuviera un corazón, estaría aquí.
El monocasco pesa aproximadamente 35 kg y realiza una de las tareas más importantes: proteger la salud y la vida del conductor. Por lo tanto, los diseñadores hacen todo lo posible para resistir incluso colisiones críticas.
También en esta zona del coche hay un depósito de combustible y una batería.
Sin embargo, el monocasco está en el corazón del automóvil por otra razón. Es allí donde los diseñadores ensamblan los elementos básicos del automóvil, tales como:
- Unidad de manejo,
- cajas de cambios,
- zonas de molienda estándar,
- suspensión delantera).
Pasemos ahora a las preguntas principales: ¿en qué consiste un monocasco? ¿Como funciona?
La base es un marco de aluminio, es decir. malla, en forma poco diferente del panal. Luego, los diseñadores cubren este marco con al menos 60 capas de fibra de carbono flexible.
Este es solo el comienzo del trabajo, porque luego el monocasco pasa por laminación (¡600 veces!), Succión de aire en vacío (30 veces) y curado final en un horno especial - autoclave (10 veces).
Además, los diseñadores prestan gran atención a las zonas laterales de deformación. En estos lugares, el coche de Fórmula 1 es especialmente vulnerable a colisiones y accidentes diversos, por lo que requiere protección adicional. Todavía está a nivel monocasco y cuenta con una capa adicional de fibra de carbono y nailon de 6 mm.
El segundo material también se puede encontrar en chalecos antibalas. Tiene propiedades de absorción de fuerza cinética, por lo que también es excelente para la Fórmula 1. También se encuentra en otras partes del automóvil (por ejemplo, en el reposacabezas que protege la cabeza del conductor).
tablero
Así como el monocasco es la pieza central de todo el automóvil, la cabina es el centro del monocasco. Por supuesto, este es también el lugar desde donde el conductor conduce el vehículo. Por lo tanto, hay tres cosas en la cabina:
- Sillón,
- volante,
- pedales.
Otra característica importante de este elemento es la estanqueidad. En la parte superior, la cabina tiene 52 cm de ancho, lo suficiente como para caber debajo de los brazos del conductor. Sin embargo, cuanto más bajo es, más estrecho es. A la altura de las piernas, la cabina tiene solo 32 cm de ancho.
¿Por qué tal proyecto?
Por dos razones muy importantes. En primer lugar, la cabina estrecha proporciona al conductor mucha más seguridad y protección contra sobrecargas. En segundo lugar, hace que el coche sea más aerodinámico y distribuye mejor el peso.
Por último, cabe añadir que el coche de F1 es prácticamente propenso a maniobrar. El conductor se sienta en una pendiente con los pies más altos que las caderas.
Volante
Si siente que el volante de la Fórmula 1 no es muy diferente del volante de un automóvil estándar, está equivocado. No se trata solo del formulario, sino también de los botones de función y otras cosas importantes.
En primer lugar, los diseñadores crean un volante individualmente para un conductor específico. Toman un molde de sus manos apretadas, y luego, sobre esta base y teniendo en cuenta las sugerencias del piloto de rally, preparan el producto final.
En apariencia, el volante de un automóvil se parece a una versión algo simplificada del tablero de un avión. Esto se debe a que tiene muchos botones y perillas que el conductor usa para controlar varias funciones del automóvil. Además, en su parte central hay una pantalla LED, y en los laterales unas asas que, por supuesto, no podían faltar.
Curiosamente, la parte trasera del volante también es funcional. El embrague y las paletas de cambio se colocan comúnmente aquí, pero algunos conductores también usan este espacio para botones de función adicionales.
halo
Este es un invento relativamente nuevo en la Fórmula 1, ya que apareció en 2018. ¿Qué? El sistema Halo se encarga de proteger la cabeza del conductor en caso de accidente. Pesa aproximadamente 7 kg y consta de dos partes:
- un marco de titanio que rodea la cabeza del ciclista;
- un detalle adicional que soporta toda la estructura.
Si bien la descripción no es impresionante, Halo es en realidad extremadamente confiable. Puede soportar presiones de hasta 12 toneladas. A modo ilustrativo, este es el mismo peso para un autobús y medio (según el tipo).
Coches de Fórmula 1 - Elementos de conducción
Ya conoces los componentes básicos de un automóvil. Ahora es el momento de explorar el tema de los componentes de trabajo, a saber:
- colgantes
- autobús
- frenos.
Consideremos cada uno de ellos por separado.
Soporte de suspensión
En un automóvil de Fórmula 1, los requisitos de suspensión son ligeramente diferentes a los de los automóviles en carreteras normales. En primer lugar, no está diseñado para brindar comodidad al conducir. En cambio, se supone que debe hacer:
- el coche era predecible
- el trabajo de los neumáticos fue apropiado,
- la aerodinámica estaba al más alto nivel (hablaremos de aerodinámica más adelante en el artículo).
Además, la durabilidad es una característica importante de la suspensión F1. Esto se debe al hecho de que durante el movimiento están expuestos a enormes fuerzas que deben superar.
Hay tres tipos principales de componentes de suspensión:
- internos (incluidos resortes, amortiguadores, estabilizadores);
- externos (incluidos ejes, cojinetes, soportes de rueda);
- aerodinámicos (balancines y mecanismo de dirección): son ligeramente diferentes de los anteriores, porque además de la función mecánica crean presión.
Básicamente, se utilizan dos materiales para fabricar la suspensión: metal para los componentes internos y fibra de carbono para los componentes externos. De esta forma, los diseñadores aumentan la durabilidad de todo.
La suspensión en la F1 es un tema bastante complicado, ya que debido al alto riesgo de rotura, debe cumplir con los estrictos estándares de la FIA. Sin embargo, no nos detendremos en ellos en detalle aquí.
Llantas
Hemos llegado a uno de los problemas más simples en las carreras de Fórmula 1: los neumáticos. Este es un tema bastante amplio, incluso si solo nos enfocamos en las cuestiones más importantes.
Tomemos, por ejemplo, la temporada 2020. Los organizadores disponían de 5 tipos de neumáticos para pista seca y 2 para pista mojada. ¿Cuál es la diferencia? Bueno, los neumáticos de pista seca no tienen banda de rodadura (su otro nombre es slicks). Dependiendo de la mezcla, el fabricante los etiqueta con símbolos de C1 (más duro) a C5 (más suave).
Más tarde, el proveedor oficial de neumáticos Pirelli seleccionará 5 tipos del grupo disponible de 3 compuestos, que estarán disponibles para los equipos durante la carrera. Los marca con los siguientes colores:
- rojo (suave),
- amarillo (medio),
- blanco (duro).
Se sabe por la física que cuanto más suave es la mezcla, mejor es la adherencia. Esto es especialmente importante en las curvas, ya que permite que el conductor se mueva más rápido. Por otro lado, el beneficio de una llanta más rígida es la durabilidad, lo que significa que el auto no tiene que bajar a la caja tan rápido.
Cuando se trata de neumáticos de lluvia, los dos tipos de neumáticos disponibles se diferencian principalmente por su capacidad de drenaje. Tienen colores:
- verde (con lluvia ligera) - consumo hasta 30 l / s a 300 km / h;
- azul (para lluvia intensa) – consumo hasta 65 l/s a 300 km/h.
También hay ciertos requisitos para el uso de neumáticos. Si, por ejemplo, un piloto avanza a la tercera ronda de clasificación (Q3), debe comenzar con los neumáticos con el mejor tiempo en la ronda anterior (Q2). Otro requisito es que cada equipo debe usar al menos 2 compuestos de neumáticos por carrera.
Sin embargo, estas condiciones solo se aplican a los neumáticos de pista seca. No funcionan cuando llueve.
Hamulce
A velocidades vertiginosas, también se requieren sistemas de frenado con la cantidad adecuada de fuerza. ¿Como es de grande? Tanto es así que pisar el pedal del freno provoca sobrecargas de hasta 5G.
Además, los coches utilizan discos de freno de carbono, que es otra diferencia con los coches tradicionales. Los discos fabricados con este material son mucho menos duraderos (suficientes para unos 800 km), pero también más ligeros (pesan unos 1,2 kg).
Su característica adicional, pero no menos importante, son los 1400 orificios de ventilación, que son necesarios porque eliminan las temperaturas críticas. Cuando son frenadas por las ruedas, pueden llegar hasta los 1000 °C.
Fórmula 1 - motor y sus características
Es el momento de lo que más aman los tigres, el motor de Fórmula 1. Veamos en qué consiste y cómo funciona.
Bueno, desde hace varios años, los coches han sido propulsados por motores turboalimentados híbridos V6 de 1,6 litros. Constan de varias partes principales:
- motor de combustión interna,
- dos motores eléctricos (MGU-K y MGU-X),
- turbocompresores,
- batería.
¿Cuántos caballos tiene la Fórmula 1?
La cilindrada del motor es pequeña, pero no se deje engañar por eso. El propulsor alcanza una potencia de unos 1000 CV. El motor de combustión turboalimentado produce 700 CV, con 300 CV adicionales. generado por dos sistemas eléctricos.
Todo esto se encuentra justo detrás del monocasco y, además del papel obvio de la unidad, también es una parte constructiva. En el sentido de que los mecánicos unen la suspensión trasera, las ruedas y la caja de cambios al motor.
El último elemento importante del que la unidad de potencia no podría prescindir son los radiadores. Hay tres de ellos en el coche: dos grandes a los lados y uno más pequeño inmediatamente detrás del conductor.
Combustión
Si bien el tamaño de un motor de Fórmula 1 es discreto, el consumo de combustible es otra cuestión completamente diferente. Los coches queman alrededor de 40 l/100 km en estos días. Para el profano, esta cifra parece enorme, pero en comparación con los resultados históricos, es bastante modesta. ¡Los primeros coches de Fórmula 1 consumían hasta 190 l/100 km!
La disminución de este vergonzoso resultado se debe en parte al desarrollo de la tecnología y en parte a las limitaciones.
Las reglas de la FIA establecen que un coche de F1 puede consumir un máximo de 145 litros de combustible en una carrera. Una curiosidad adicional es el hecho de que a partir de 2020, cada automóvil contará con dos medidores de flujo que monitorean la cantidad de combustible.
Ferrari contribuyó en parte. Según los informes, la Fórmula 1 del equipo usó áreas grises y, por lo tanto, eludió las restricciones.
Finalmente, mencionaremos el tanque de combustible, porque se diferencia del estándar. ¿Cuales? Primero que nada, el material. El fabricante hace el tanque como si lo estuviera haciendo para la industria militar. Este es otro factor de seguridad ya que las fugas se mantienen al mínimo.
caja de cambios
El tema de la transmisión está estrechamente relacionado con la caja de cambios. Su tecnología cambió al mismo tiempo que la F1 comenzó a utilizar motores híbridos.
¿Qué es típico para él?
Se trata de un cambio de 8 velocidades, semiautomático y secuencial. Además, tiene el nivel de desarrollo más alto del mundo. ¡El conductor cambia de marcha en milisegundos! A modo de comparación, la misma operación lleva al menos unos segundos para los propietarios de automóviles ordinarios más rápidos.
Si está en el tema, probablemente haya escuchado el dicho de que no hay marcha atrás en los automóviles. ¿Esto es cierto?
No lo hagas
Cada unidad F1 tiene una marcha atrás. Además, se requiere su presencia de acuerdo con las reglas de la FIA.
Fórmula 1: fuerzas g y aerodinámica
Ya hemos mencionado las sobrecargas de los frenos, pero volveremos a ellas a medida que se desarrolle el tema de la aerodinámica.
La pregunta principal, que desde el principio alegrará un poco la situación, es el principio del ensamblaje del automóvil. Bueno, toda la estructura funciona como un ala de avión invertida. En el sentido de que en lugar de levantar el auto, todos los componentes crean carga aerodinámica. Además, por supuesto, minimizan la resistencia del aire durante el movimiento.
La carga aerodinámica es un parámetro muy importante en las carreras porque proporciona la llamada tracción aerodinámica, que facilita las curvas. Cuanto más grande sea, más rápido pasará el conductor en la curva.
¿Y cuándo aumenta el empuje aerodinámico? Cuando aumenta la velocidad.
En la práctica, si conduce con gas, le resultará más fácil doblar la esquina que si tuviera cuidado y acelerara. Parece contradictorio, pero en la mayoría de los casos lo es. A máxima velocidad, la carga aerodinámica alcanza las 2,5 toneladas, lo que reduce significativamente el riesgo de patinar y otras sorpresas en las curvas.
Por otro lado, la aerodinámica del automóvil tiene una desventaja: los elementos individuales crean resistencia, lo que reduce la velocidad (especialmente en las secciones rectas de la pista).
Elementos clave de diseño aerodinámico
Si bien los diseñadores trabajan arduamente para mantener todo el auto de F1 en línea con la aerodinámica básica, algunos elementos de diseño existen solo para crear carga aerodinámica. Se trata de:
- alerón delantero: es el primero en contacto con el flujo de aire, por lo que es lo más importante. Todo el concepto parte de él, porque él organiza y distribuye toda la resistencia entre el resto de la máquina;
- elementos laterales: hacen el trabajo más duro, porque recogen y organizan el aire caótico de las ruedas delanteras. Luego los envían a las entradas de enfriamiento y a la parte trasera del automóvil;
- Alerón trasero: recoge chorros de aire de elementos anteriores y los utiliza para generar carga aerodinámica en el eje trasero. Además (gracias al sistema DRS) reduce el arrastre en tramos rectos;
- piso y difusor: diseñado de tal manera que crea presión con la ayuda del aire que fluye debajo del automóvil.
Desarrollo de pensamiento técnico y sobrecarga.
La aerodinámica cada vez más mejorada no solo aumenta el rendimiento del vehículo, sino también el estrés del conductor. No es necesario ser un experto en física para saber que cuanto más rápido gira un automóvil en una esquina, mayor es la fuerza que actúa sobre él.
Lo mismo ocurre con la persona sentada en el automóvil.
En las pistas con las curvas más pronunciadas, las fuerzas G alcanzan 6G. ¿Es mucho? Imagínese si alguien presiona su cabeza con una fuerza de 50 kg y los músculos de su cuello tienen que soportarlo. Esto es a lo que se enfrentan los corredores.
Como puede ver, la sobrecarga no se puede tomar a la ligera.
¿Se avecinan cambios?
Hay muchas señales de que se producirá una revolución en la aerodinámica de los automóviles en los próximos años. A partir de 2022, aparecerá una nueva tecnología en las pistas de F1 utilizando el efecto de succión en lugar de presión. Si eso funciona, el diseño aerodinámico mejorado ya no es necesario y la apariencia de los vehículos cambiará drásticamente.
Pero, ¿será realmente así? El tiempo lo mostrara.
¿Cuánto pesa la Fórmula 1?
Ya conoce todas las partes más importantes de un automóvil y probablemente quiera saber cuánto pesan juntas. Según las últimas normativas, el peso mínimo permitido del vehículo es de 752 kg (incluido el conductor).
Fórmula 1 - datos técnicos, es decir, resumen
¿Qué mejor manera de resumir un artículo sobre un coche de F1 que una selección de los datos técnicos más importantes? Al final, dejan claro de lo que es capaz la máquina.
Aquí está todo lo que necesita saber sobre un coche de F1:
- motor - híbrido V6 turboalimentado;
- capacidad - 1,6 l;
- potencia del motor - aprox. 1000 caballos de fuerza;
- aceleración a 100 km / h - alrededor de 1,7 s;
- velocidad máxima - depende.
¿Por qué “depende de las circunstancias”?
Porque en el caso del último parámetro tenemos dos resultados, que se lograron con la Fórmula 1. La velocidad máxima en el primero fue de 378 km / h, este récord lo estableció en 2016 en línea recta Valtteri Bottas.
Sin embargo, también hubo otra prueba en la que el coche, conducido por van der Merwe, superó la barrera de los 400 km / h. Desafortunadamente, el récord no fue reconocido ya que no se logró en dos eliminatorias (ceñida y ceñida).
Resumimos el artículo a costa del coche, porque esto también es una curiosidad interesante. El milagro de la industria automotriz moderna (en términos de piezas individuales) cuesta poco más de $ 13 millones. Sin embargo, tenga en cuenta que este es el precio que excluye el costo del desarrollo de la tecnología, y que la innovación es lo que más vale.
La cantidad gastada en investigación alcanza muchos miles de millones de dólares.
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