La Formula 1 es un campeonato automovilístico con bastantes años a sus espaldas, no obstante lleva dispuntándose desde 1950. Desde entonces la evolución ha sido enorme, y es que la Formula 1 ha sido la máxima expresión de la competición automovilística mundial. El exponente de la mejor tecnología que podían ofrecer los fabricantes, de las mejores ideas de mentes brillantes y de la máxima competitividad del mundo del automóvil, eso ha sido y es la Formula 1.
Todo esto me lleva a comenzar a escribir una serie (larga preveo) de artículos en los que iré explicando como ha evolucionado el diseño y la construcción de los monoplazas desde aquellos lejanos años 50 hasta nuestros días.
Comienzo, como no, por el principio. Esto es, los años 50.
AÑOS 50
Al principio, tecnológicamente hablando, los vehículos eran desarrollos ya conocidos de las carreras de Gran Premio, que llevaban celebrándose años atrás. La reglamentación sobre motores estipulaba que sólo podían usarse dos tipos: 1500 cc sobrealimentados o 4500 cc atmosféricos.
Esta primera década de la Formula 1 podría dividirse en tres períodos de dominio. En el primero, la marca dominante fue Alfa Romeo que puso en pista los Alfa 158 y 159 entre el 1950 y el 1951.
Aquí puedes ver una foto del Alfa Romeo 158 pilotado por Giuseppe Farina (Nino Farina) en el Gran Premio de Inglaterra de 1950, en el circuito de Silverstone. Este fué el gran dominador del período inicial, desde 1950 hasta 1951. En ese año 51 se presentó la evolución llamada Alfa Romeo 159.
Esta gran máquina de su época era lo más moderno que podías encontrarte en aquellos años. Pero algo que muchos no saben, ¡el Alfa Romeo 158 era un modelo que databa del año 1938! ¿Cómo? ¿Una máquina presentada en el año 1938 es la que dominó los primeros años de la Formula 1? Pues si, y la historia es realmente de las que hacen afición.
En el año 1938, Alfa Romeo decide sustituir sus Alfa P3 por un nuevo modelo más liviano y competitivo, que sería el Alfa Romeo 158, llamado cariñosamente Alfetta. Pero la II Guerra Mundial estalló y la marca de Milán tuvo que guardarlos en lugar seguro. Sin recursos económicos para diseñar y construir un nuevo modelo, Alfa decidió participar en el Campeonato Mundial de F1 con este modelo 158. Sin embargo, fue un vehículo adelantado a su época, tanto como para ganar un campeonato después de 12 años.
¿Qué hacía a este vehículo tan superior a sus rivales? Para empezar, te diré que el chasis era fabricado con tubos de acero (disposición habitual en la época) y la carrocería fabricada en aluminio. El peso del conjunto era de alrededor de 620 kg, en vacío. Este peso era bastante contenido para la época de la que hablamos.
Respecto a la mecánica, el alfetta usaba un motor de 8 cilindros en línea, con 1479 cc de capacidad y con un compresor roots para sobrealimentar la mecánica. Esta mecánica comenzó erogando unos 190 CV a 6500 rpm, que fueron aumentando en sucesivas evoluciones (siempre antes del 1950) hasta los 225 CV a 7500 rpm. Para el año 1948, y bajo supersivisión del ingeniero Giuseppe Busso, se aumentaron las presiones de sobrealimentación gracias al uso de un compresor de 2 etapas (al igual que los Mercedes y Auto Unión de 1938). A continuación te muestro una fotografía de un motor del Alfa (este el más evolucionado, perteneciente al Alfa 159).
Un inciso, un compresor para sobrealimentación es un dispositivo accionado por el cigüeñal del motor para introducir mayor cantidad de aire en los cilindros. Su funcionamiento es similar al turbocompresor, pero este último es movido por la corriente de gases de escape. El compresor no sufre el temido lag o retardo que si sufre el turbo. Sin embargo el uso de un compresor hace perder parte de prestaciones al motor.
Hecho el inciso, continuo. Antes de que comenzara el mundial de Formula 1, los alfetta vieron aumentada de nuevo su potencia hasta los 350 CV, modificando de nuevo compresores y conductos de admisión, y carburadores. Entre los pros de estos motores estaban la gran potencia obtenida con la baja cilindrada y bastante fiabilidad para lo que se estilaba en la época. El principal contra es que se obtenía esa potencia merced a un consumo alto de combustible.
Sigo con el chasis de la máquina. la construcción era la habitual de la época. Las suspensiones eran también bastante estándar. Suspensión delantera de brazos tirados y ballesta transversal, y trasera oscilante y tirantes. ¿Qué rayos significa esto? Vayamos por partes. Estos esquemas de suspensión corresponden a suspensiones rígidas o semirrígidas, llamadas así porque las dos ruedas de un mismo eje están unidas por una barra que transmite las torsiones de una rueda a la otra. Son esquemas que hoy día son habituales de todoterrenos puros para práctica de off-road puro.
La suspensión delantera de brazos tirados es aquella que une un brazo a la mangueta de la rueda y el otro al chasis del vehículo. Esto hace que las vibraciones y torsiones de la rueda se transmitan a la otra del mismo eje. El eje oscilante trasero se usó para que la suspensión trasera no soportara el mecanismo diferencial (soportado este por el chasis y la caja de cambios), así se conseguía reducir la inercia del conjunto (menor peso de masas no suspendidas o masas pertenecientes a la suspensión). Las ballestas y los tirantes son los elementos elásticos que absoben oscilaciones.
Los frenos de este Alfa 158/159 eran de accionamiento hidráulico y de tambor en las cuatro ruedas. La caja de cambios de 4 velocidades + marcha atrás, se encontraba detrás del habitáculo. Por último decirte para contener el combustible se usaba también una configuración tradicional de la época. Un depósito principal situado detrás del piloto y dos adicionales a los lados, que sumaban en total unos 260 litros. Te enseño, para terminar, una foto del habitáculo (una diferencia enorme con los actuales).
Podrás observar que la barra de transmisión pasa por en medio del habitáculo, y es que se me pasaba comentarte que el motor estaba en la parte delantera en posición longitudinal. Lo más extraño, la palanca de cambios está a la izquierda del piloto y el pedal de freno estaba a la izquierda también, con el de embrague enmedio.
Espero que te haya gustado la lectura de esta primera parte de muchas sobre la historia tecnológica de este deporte.
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La F1, como bien sabes, tiene ya 65 años de historia a sus espaldas. En la anterior parte comencé por el principio, esto es los años 50. Y continúo en donde lo dejé, es decir el año 1952.
En los dos primeros años, un vehículo diseñado más de 12 años antes de dar comienzo el Campeonato Mundial de Formula 1 (lo de mundial fue un eufemismo porqué no salió de Europa) se proclamó campeón y arrasó a su competencia, el Alfa Romeo 158 y su posterior evolución, el 159.
¿Qué ocurrió en 1952 para que considere que hay un cambio sustancial? Básicamente que por medio de la FIA, se cambió el reglamento durante los dos siguientes años y se obligaba a usar los autos de Formula 2 con motor 2 litros. Alfa Romeo no disponía de ningún diseño para Formula 2 ( Ferrari si) y entonces la marca milanesa decidió abandonar el campeonato. Ferrari dominó los dos siguientes años merced al uso de sus afamados Tipo 500, autos de Formula 2 que venían de perlas para su uso en F1, con la nueva reglamentación.
Este que ves en fotografía es el Ferrari Tipo 500, pilotado por Alberto Ascari (campeón del mundo en 1952 y 1953). El coche tenía especificaciones de Formula 2, y era el único vehículo de los participantes en ser diseñado específicamente para F2, por lo que en las inmejorables manos de Ascari ganó casi todas las carreras en los dos años que participó.
El Ferrari 500 de Formula 2, diseñado por el ingeniero Aurelio Lampredi, era un coche realmente sencillo en su concepto y construcción. Su motor cubicaba 1985 cc y erogaba unos interesantes 185 CV a 7500 rpm. El motor era un sencillo 4 cilindros en línea situado en posición longitudinal, fabricado en aleación ligera tanto bloque como culata, tracción a las ruedas traseras. Lo interesante de este motor era la gran capacidad de alcanzar altas rpm, merced al uso de 4 carburadores Weber (1 por cada cilindro, impresionante). Para rematar el brillante motor, Lampredi lo diseñó con doble árbol de levas en cabeza (nada nuevo para entonces, pero si novedoso en estas competiciones). Esto otorgaba mayor constancia en la escalada de potencia con el aumento de rpm, y hacía al coche más manejable.
Respecto al chasis, también hay que explicar varios conceptos. Para empezar, ya entrados en los años 50 los diseñadores se dieron cuenta de que había que optimizar aerodinámicamente los vehículos. Para ello había que usar materiales más dúctiles, comformables, pero a la vez suficientemente resistentes, aunque el acero sguía siendo el principal componente del chasis. El empleo de aluminio en las carrocerías era ya casi un estándar.La forma de cigarro de los coches no era casual, sino que otorgaba al vehículo mayor capacidad de penetración en aire a altas velocidades. Lampredi hizo un trabajo extraordinario para la época con este Ferrari 500.
Si observas detenidamente, gracias al uso del compacto motor de 4 cilindros el chasis puede ser más bajo y el frontal también. Esto hace que el c.g. se situe bastante más cerca del suelo que en los competidores, otorgando mucha más estabilidad al vehículo. Vemos un mayor cuidado en el trabajo aerodinámico en la protuberancia situada al lado de la rueda delantera, que es donde se albergan los carburadores. Esto hace que el aire no perturbe excesivamente la zona, y genere menos turbulencia y, por ende, resistencia al avance o drag. Los tubos de escape van carenados hasta la zona del cockpit del piloto, y siguen encastrados por detrás de la rueda trasera. El fin que se persigue es el mismo, menor resistencia al avance.
Resaltar también el uso de una suspensión delantera de doble brazo independiente.Amortiguador y muelle colocados de manera transversal a los brazos. Tu me dirás, ¿qué es eso? Una suspensión de doble brazo es aquella formada por dos brazos (también llamados triángulos de suspensión) anclados a la mangueta de la rueda por un lado y al chasis por otro, separados una distancia suficiente para poder colocar el conjunto amortiguador-muelle entre ambos. Una imagen para que lo veas mejor.
No es la suspensión del Ferrari , es de un Saab Quantum IV, pero me sirve para que veas lo que explico. El movimiento de la rueda hacía arriba o hacía abajo es acompañado por los dos brazos al unísono. El amortiguador y muelle se encargan de mantener la rueda en el piso y de absorber las irregularidades del terreno, respectivamente. Como observarás, el amotiguador conecta los dos brazos de suspensión para que el movimiento sea solidario. Usando este tipo de suspensión, las ruedas de un mismo eje ya se hayan desconectadas la una de la otra y se considera una suspensión de tipo independiente. Por último, habrás observado un tercer brazo conectado a la derecha (en la imagen) de los otros dos. Es la barra de la dirección, con una conexión elástica a la mangueta de la rueda, para permitir girar entre topes de suspensión.
La suspensión trasera es del tipo rígida, típico por otra parte en la época. Lampredi se decantó por el uso de un eje de Dion, suspensión muy usada en la época por su robustez. Un esquema para que veas en que consiste.
El diferencial se situa en medio de los dos semiejes o palieres de la imagen. La barra roja de la figura es el eje de Dion propiamente dicho. Es el encargado de soportar los esfuerzos longitudinales y transversales debidos al movimiento del vehículo. Es un tipo de suspensión muy robusto, pero también muy pesado y que genera muchas inercias.
En el apartado de frenos no me detengo mucho, ya que usaba 4 tambores de freno, muy común en la época.
Y hasta aquí lo que ha dado de si esta segunda parte. En la siguiente, seguiré hablando de los años 50, que hay mucho aún por destripar.
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Comienzo esta 3ª parte por el año 1954, después de dos años consecutivos de dominio de Ferrari .
Como te acabo de contar, los años 1952 y 1953 son de dominio Ferrari , cuyos coches ganaron casi todas las carreras del periodo, gracias también a las geniales manos de Alberto Ascari. Este dominio iba a ser contrarrestado en el año 1954 por parte de unos viejos conocidos de las carreras de Gran Premio, Mercedes-Benz.
Los alemanes volvieron a la competición automovilística en el año 1954 con una máquina que comenzó a diseñarse en los primeros meses de 1952. Al frente del equipo se encontraba un viejo conocido de las carreras, Alfred Neubauer. Ya en los años 30 demostró su gran capacidad de gestión al frente del equipo Mercedes en las carreras de Gran Premio. Los pilotos que tuvieron la ocasión de disfrutar de esta máquina fueron Kling, Herrmann y Fangio. A la postre, Fangio cosecharía con el equipo sus 2 primeros Campeonatos del Mundo de Formula 1 (lograría un total de 5 a lo largo de su trayectoria).
La denominación del auto fue W196, W de wagen. Os enseño unas imágenes del vehículo.
Como habrás observado, son dos vehículos que se diferencian bastante y sin embargo yo estoy hablando de un vehículo, el W196. ¿Por qué? Porque de este vehículo, Mercedes Benz presentó dos versiones bien diferenciadas en su carroceria. Por un lado, una más convencional con las ruedas sin carenar y otra más avanzada (aerodinámicamente) con las ruedas carenadas. Mercedes usaba indistintamente las dos, dependiendo del tipo de circuito.
Bien, el coche era bastante avanzado para la época. Decirte que el motor tenía un bloque formado por 8 cilindros situados en línea, formando un ángulo de 60º con respecto a la vertical. Era un motor aspirado (sin sobrealimentación) con una cilindrada de 2496 cc, que erogaba unos interesantes 298 CV a 8700 rpm. En sucesivas evoluciones se incrementó la potencia, ya que aunque el motor era muy elástico y constante en su funcionamiento (ya te explicaré porqué), esta potencia era escasa para enfrentarse a los rivales con garantías.
Sin embargo, el motor era muy avanzado para la época. Su cigüeñal estaba diseñado para reducir las vibraciones, haciéndolo como si fueran dos cigüeñales de dos motores 4 cilindros independientes, con una toma de fuerza central dirigida al conjunto caja de cambios-diferencial (esto último era un sólo bloque). Unos 10 rodamientos en total eran los encargados de dar soporte de giro a este cigüeñal.
Siguiendo con el motor, su culata era de 4 válvulas por cilindro movidas por doble árbol de levas en cabeza. Esta configuración, actualmente muy habitual, no lo era tanto en aquellos años.
Un inciso. Si todo esto te suena a chino o no lo sabes del todo bien, te explico de manera sucinta. El árbol de levas es un eje que contiene unas piezas llamadas levas. Una leva es una pieza que transforma el movimiento circular contínuo en un movimiento rectilíneo alternativo, o viceversa. Comparto una animación para que lo entiendas mejor:
Las levas son las piezas giratorias (en gris) que giran solidarias con el eje. Estas levas empujan las dos piezas pintadas en color naranja. Como ves, el movimiento rectilíneo de éstas últimas se obtiene gracias a la transformación realizada por las levas. Cuando leas o escuches árbol de levas en cabeza, se refiere al posicionamiento del mismo en la parte superior del motor, en la culata (por encima de las válvulas). La configuración de doble árbol de levas en cabeza, simplemente es que en la culata se sitúan dos árboles de levas gemelos, uno de ellos se encarga de las válvulas de admisión y el otro de las de escape.
Hecho el inciso, continuo. En los ensayos previos en banco, los técnicos comprobaron que las válvulas sufrían rebotes a más de 8000 rpm de giro del motor. Esto era un problema grave y se solucionó usando un sistema desmodrómico. De nuevo puedes preguntarme, ¿qué es un sistema desmodrómico? Sencillo, un sistema que sustituye los muelles de válvula por una leva con doble perfil que acciona la válvula en dos sentidos, apertura y cierre. En vez de ser el muelle el encargado de cerrar la válvula, es la leva de doble perfil la que realiza el trabajo. Así nunca hay una desconexión física entre el árbol de levas y la válvula y se evitan los rebotes. Otra animación para que lo veas en movimiento:
Esta solución se conocia desde principios del siglo XX, usada en los Delage y Schneider de 1914 (por ejemplo). Mercedes Benz perfeccionó el diseño adoptando los dos lóbulos de leva, parecido a la animación. Esto otorgaba un funcionamiento muy eficaz a altas rpm.
Este avanzado motor, además de todo lo que te he contado, fue el primero de la historia en usar la inyección de combustible en la historia de la F1. Entonces la electrónica no había entrado de lleno en la automoción, y la inyección era de tipo mecánico de la marca Bosch.Todo un gran avance para la época.
Dejando ya el motor, el chasis era tubular de acero aleado y la carrocería de aleación ligera aluminio-magnesio. Esta carrocería con un estudio aerodinámico muy interesante, ya empezaba a ser corriente para la época. El peso del conjunto llegaba hasta los 680-700 kg,dependiendo de la configuración. Era un peso contenido para la época.
Continuando con el chasis, la suspensión era independiente a las 4 ruedas. Configuración que se había demostrado era muchísimo más eficaz que las antigüas semi-rígidas o rígidas. Suspensión delantera de paralelogramo deformable (ya explicado en la anterior viru+) con barra de torsión para estabilizar y amortiguadores telecópicos hidráulicos. Suspensión trasera de brazo oscilante, con semiejes articulados por debajo del diferencial, amortiguadores telescópicos y muelles. Para que veas mejor que es una suspensión de eje oscilante (o brazo), un esquema:
En el caso que nos ocupa, al ser el eje trasero, el diferencial estaría situado en medio y habría dos semiejes articulados por debajo del mismo. El caso es que es una configuración de suspensión independiente, ya que las dos ruedas están desconectadas entre si.
Los frenos del vehículo eran los típicos tambores en las 4 ruedas. Eso si, las ruedas no formaban cuerpo con los tambores, siendo independientes los unos de las otras. Las ruedas eran de radios de alambre (también típico).
El depósito de combustible cargaba unos 230 litros, para evitar los respostajes. En aquellos años además se trataba de evitar los cambios de ruedas, para ganar el mayor tiempo posible. Y, para términar, decirte que su velocidad máxima era de unos 280 km/h, pero hay rumores y leyendas de que superaron los 300 km/h holgadamente en pruebas privadas.