Un software para simular accidentes de F1 y mejorar la seguridad

El programa de seguridad de la FIA, encargado de tutelar a todas las categorías del motor, sigue su avance. La federación ha publicado los resultados de algunos análisis desarrollados tras los accidentes de la temporada 2020 de la Fórmula 1 en los que explica cómo siguen tratando de mejorar la seguridad en los circuitos.

Además del rendimiento de los monoplazas, es necesario que sigan evolucionando los criterios de seguridad, un trabajo paralelo no menos exigente que el de los ingenieros de los equipos de la categoría.

En 2020, la Fórmula 1 vivió varios accidentes graves, desde el espectacular y violento en cadena del GP de la Toscana, al de Daniil Kvyat (Silverstone), Charles Leclerc (Monza), Lance Stroll (Mugello) y, por supuesto, al de Romain Grosjean en Bahrein.

Más allá de las quemaduras en las manos de Grosjean, ningún piloto ha resultado herido y no es pura casualidad. 

Durante el GP de Italia, Charles Leclerc perdió el control de la trasera de su Ferrari a la salida de la Parabólica a una velocidad de 210 km/h, chocando contra las barreras de neumáticos del exterior de la misma a 155 km/h. El impacto provocó una desaceleración de 32 G, pero Leclerc salió ileso y los análisis de vídeo confirmaron que el ángulo de impacto fue de 27º. Un dato determinante este último.

Un software determina el tipo y posición de las protecciones de los circuitos de F1

El tipo de barrera (por ahora existen de neumáticos, TechPro y Safer Barriers) y su posición viene definida por un programa de simulación desarrollado expresamente por los técnicos de la FIA, el cual calcula el ángulo de impacto en caso de salida de la pista, simulando también las fuerzas G generadas en el coche, según se desvela en el último número de la revista Auto, publicada por la FIA.

El software utiliza un modelo virtual para prever la velocidad y la trayectoria en caso de pérdida de control en casi cualquier punto de la pista, determinando así la elección del tipo de barrera y la amplitud de las escapatorias.

Entre los cálculos está también el de los varios ángulos de impacto que pueden variar según la dinámica de la salida de pista, gracias a simulaciones que se realizan en base a un banco de datos de los accidentes precedentes recabado por los técnicos de la FIA gracias a múltiples sensores de los monoplazas.

Una caja negra de la que no se escapa nada

Los análisis de la FIA han puesto de ejemplo también la violenta salida de pista de Lance Stroll en el GP de la Toscana. El de Racing Point sufrió un pinchazo que le hizo perder el control del coche en la curva 9, golpeando contra las protecciones. Las imágenes de TV no fueron abundantes (solo una cámara captó el accidente), pero los sensores del coche permitieron recrear el incidente, con un procedimiento de tipo aeronáutico como si de una caja negra se tratase. 

Stroll perdió el control a 270 km/h, recorriendo la escapatoria y golpeando lateralmente contra las barreras a 97 km/h, generando una desaceleración de 19G, con un ángulo de impacto de 48º.

Entre los instrumentos empleados por la FIA está también el sensor intraural (dentro de la oreja) de los auriculares del piloto, que mide el movimiento de la cabeza, y los guantes biomédicos. Para completar el trabajo, la FIA también puede contar con la cámara del interior del cockpit (delante del piloto) que graba a 400 fotogramas por segundo.

Seguridad no solo en la Fórmula 1

Durante la edición 2020 del Rally de Montecarlo, el Hyundai de Ott Tanak y Martin Jarveoja tuvo un fuerte accidente a alta velocidad. Los sensores desvelaron que iban a 165 km/h cuando se salieron de la carretera. El primer impacto, en el lado del copiloto, provocó una desaceleración de 27G, seguido rápidamente de otros más pequeños mientras daban vueltas.

La célula de supervivencia permaneció intacta, con daños mínimos dada la dureza del accidente, pero se sacaron conclusiones importantes que han propiciado soluciones para la jaula de seguridad de los coches 2022.

¿Cómo funciona la base de datos de accidentes de la FIA?

Todos los datos que componen el análisis se introducen en la World Accident Database (WADB, base de datos mundial de accidentes), que recoge información de los accidentes de todas las disciplinas, desde el karting, a la F1, pasando por los raids y los rallies. Esto permite a los investigadores estudiar cada caso, pero también tener una visión más amplia.

La WADB la utilizan 139 federaciones de todo el mundo para enviar los datos relativos a accidentes graves o mortales que pueden verificarse en todas las disciplinas. 

Estos datos incluyen la aceleración y la velocidad, pero también descripciones detalladas de los incidentes y de las consecuencias de los involucrados. Posteriormente, el Grupo de Estudio de Accidentes Graves de la FIA (SASG, por sus siglas en inglés) estudia los accidentes con víctimas o lesiones físicas graves de los involucrados (piloto, copiloto o incluso espectadores y comisarios).

Pero también se examinan accidentes particularmente graves sin consecuencias físicas, como el de Fernando Alonso y Charles Leclerc en el GP de Bélgica 2018.

La FIA realiza reuniones periódicas que involucran a todo el personal del sector (médicos, ingenieros, investigadores y gestores de circuitos). Estas son dirigidas por Tim Malyon, un ingeniero que trabajo con Sebastian Vettel en Red Bull cuando fueron campeones y que trabaja junto al director de seguridad de la FIA, Adam Baker.

Cuando se define una intervención a realizar, el proyecto pasa a manos de la Comisión de Seguridad de la FIA, presidida por Patrick Head, para su aprobación antes de pasar, para una votación formal, al Consejo Mundial del Motor.

Los inventos técnicos más importantes de la historia de la F1

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La idea del jefe de Lotus en los años 70, Colin Chapman, era intentar hacer que su coche funcionara como un alerón (él mismo los había introducido en la F1 en 1968). Chapman entendió que si los laterales del coche alcanzaban el suelo, la carga aerodinámica aumentaría de manera exponencial, ya que formaría un área de baja presión debajo del coche, "fijándolo" al suelo. La novedad no pudo dar a Lotus el título de 1977 debido a la baja fiabilidad del coche, pero lograron el campeonato en 1978 con Mario Andretti. Sin embargo, la F1 prohibió la solución por seguridad, ya que permitía a los monoplazas tomar las curvas a velocidades más altas.

Tras el efecto suelo de Lotus y el Tyrrell de seis ruedas, Renault decidió también intentar innovar en la F1. Introdujo un revolucionario motor para el mundial de 1977, cuando puso sobre la pista el primer coche turbo de la historia de la F1. Biturbo, aliviaba un poco el problema crónico del 'turbo lag' y permitía velocidades superiores a las de los coches con motores aspirados a pesar de su poca fiabilidad. La nueva tecnología sedujo al resto de la F1, y los motores turbo pasaron a dominar el mundial hasta que fueron prohibidos a finales de 1988, volviendo en 2014.

Iniciando una nueva fase administrativa en 1981, McLaren decidió apostar por la construcción de un chasis de fibra de carbono, sustituyendo el aluminio que utilizaban el resto de equipos. Más ligero y más resistente, el coche hizo que el equipo volviera a lograr victorias tras tres años de sequía. Por su poco peso y mayor seguridad, los equipos poco a poco se sumaron a la fibra de carbono, y actualmente todos los equipos utilizan ese material en numerosas zonas de sus coches.

Para ayudar a la aerodinámica del coche a ser consistente en aceleraciones, frenadas y cambios de dirección, Lotus utilizó un sistema hidráulico que mantenía el coche alineado sin importar las deficiencias de la pista. En los años 80, era un sistema 'reactivo', pesado y que sacaba potencia del motor para funcionar. Y, a principios de los 90, Williams lo perfeccionó. En el GP de Australia de 1991 (el último de ese año), el equipo introdujo una suspensión genuinamente activa, ya que la programó electrónicamente en base a ese circuito y sus baches. La novedad hizo que Williams fuera campeón en 1992 y 1993 con mucha facilidad. La solución fue prohibida para 1994.

 

Parecía malo en la época, pero revolucionó la F1 para siempre. Ferrari en 1989 colocó en su coche un cambio de accionamiento por levas detrás del volante, sustituyendo la palanca tradicional, que en algunos monoplazas ya era secuencial y no en H. Los demás equipos no tardaron mucho en copiarlo. Menos de cuatro años después todos los coches ya tenían ese cambio secuencial en el volante.

En 1997, McLaren volvió a ganar después de tres temporadas en blanco. Ese coche poseía una solución bastante ingeniosa para burlar la prohibición del control de tracción. El experimentado fotógrafo Darren Heath comenzó a notar que en zonas de aceleración, el freno trasero de los coches del equipo mostraban los discos traseros al rojo vivo. Sospechó que había algo asociado al frenado que el equipo estaba explotando. Aprovechando un abandono de Hakkinen en el GP de Luxemburgo, sacó fotos del cockpit y captó un pedal de freno extra para ayudar a controlar la tracción. La FIA prohibió el dispositivo a principios de 1998.

Fue una de los grandes armas que dieron los títulos de 2005 y 2006 a Fernando Alonso. Renault desarrolló un sistema de suspensión que consistía en un peso suspendido dentro del coche para amortiguarlo mientras pasaba por baches. Renault proporcionó a la FIA detalles del sistema a mediados de 2005, y el organismo acordó que era seguro y lo legalizó. En 2006, después de hacer su coche considerando el sistema, la FIA prohibió esa solución alegando que era un dispositivo aerodinámico móvil, y tuvieron que rediseñar la suspensión delantera.

Con una gran restricción aerodinámica impuesta de 2008 a 2009, los ingenieros se quebraron la cabeza para saber cómo recuperar la carga aerodinámica antes lograda de manera tan fácil con alerones grandes. En ese momento, el increíble Brawn GP surgió de las cenizas de la recién deshecha Honda con un difusor doble, hecho para acelerar el paso del aire debajo del coche, algo que en aquella época afirmaban que les daba cerca de medio segundo. A pesar de que Williams y Toyota usaron soluciones similares, la de Brawn fue más efectiva, dándoles el título de 2009. Sin embargo, el doble difusor fue prohibido para 2010.

El precursor del DRS. En 2010, McLaren inventó un ingenioso método para ayudar al alerón trasero del coche. El piloto tapaba con la rodilla una especie de chimenea que desviaba el flujo de aire que iba hacia el alerón trasero, haciendo al coche ganar velocidad en recta. La novedad fue copiada por otros equipos en interpretaciones diferentes, pero prohibida por la FIA para 2011 - año de introducción del alerón trasero móvil.

Después de la prohibición del difusor doble, en otro intento por recuperar la carga aerodinámica perdida en el reglamento de 2009, Red Bull fue ingenioso: utilizó el gas de los escapes para aumentar la estabilidad del coche, apuntándolos hacia el difusor. La solución, junto a un mapa de motor especial para clasificación, hacía que aunque el piloto no estuviera acelerando, el aire continuara saliendo con velocidad en las curvas. La solución fue prohibida a mitad de 2011.

Tanto el KERS como los MGUs actuales forman parte de este principio. Con una preocupación cada vez mayor de la industria automotriz en cuanto a la emisión de gases tóxicos por los coches, el desarrollo de tecnologías para el almacenamiento de energías renovables vive su apogeo. Y la F1, que es el principal laboratorio, no se ha mantenido al margen. Actualmente los sistemas de energía híbrida (cinética y térmica, MGU-K y MGU-H respectivamente) son responsables de cerca de una quinta parte de la potencia total de los F1.

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