La Fórmula 1 y los neumáticos

"El objetivo de un piloto y su equipo en la configuración del auto es asegurarse de que los neumáticos funcionan en las mejores condiciones posibles. Sólo de esta manera, un neumático, que es uno de los componentes fundamentales de un coche de Fórmula 1, alcanza el límite de su potencial "

Ayrton Senna en su libro "Principios de la conducción en carreras"


Cierta vez en una universidad francesa el profesor, un ingeniero de la plana mayor de Michelin, preguntó a sus alumnos cuál era la parte más importante de un auto de carreras. "¡La aerodinámica! "dijo uno; "¡el motor!" dijo otro; y así una a una el profesor iba denegando con la cabeza y les dijo: "Los neumáticos". Quizás sea excesiva su afirmación pero no está exenta de verdad; tener un neumático adecuado es la diferencia entre ganar y ser derrotado.


“ En el transcurso de un Gran Premio de Fórmula 1 encontramos distintos tipos de desgaste que influyen en el rendimiento de los neumáticos. Si los neumáticos delanteros y traseros sufren un desgaste diferenciado entre sí, esto influye en el comportamiento del auto. Si los neumáticos delanteros pierden una parte de su adherencia, cada vez resulta más difícil que los autos vayan bien en las curvas. Es necesario frenar antes y demostrar una gran sutileza para centrar el sub-viraje. En estas circunstancias resulta fundamental no ejercer una carga innecesaria sobre los neumáticos delanteros, lo que aumentaría este fenómeno.
Si los neumáticos posteriores se desgastan más que los delanteros, el auto comienza a sobrevirar y el piloto tiene que tener más cuidado con el acelerador. Especialmente en el momento de salir de las curvas lentas. La dificultad radica en gestionar adecuadamente el desgaste de los neumáticos. El reglaje del chasis es pues un elemento fundamental. Una vez empezada la carrera, los pilotos desempeñan un papel importante a la hora de proteger los neumáticos."

Pierre Dupasquier, Director Mundial de Competición de Michelin

El neumático es una de las partes más importantes de cualquier coche , por el simple hecho de que es la única que está en contacto con el asfalto, y por tanto, condiciona irremediablemente la dinámica del coche.

Neumáticos al extremo



La evolución de los últimos años

Los neumáticos son cosas maravillosas, negras, redondas y bonitas. Muchas personas creen que un neumático viene a ser una creación simple de goma que sale de un molde y se coloca en la llanta, pero en realidad, una cubierta de un Fórmula 1 moderno es una pieza de ingeniería muy compleja .

Tanto en un coche de calle como en uno de alto rendimiento apto para las carreras, sus ruedas se ven casi iguales pero, de hecho, todo es diferente, excepto el color.



A pesar de cierta similitud técnica genuina, los neumáticos de carrera y los neumáticos de calle son primos lejanos. Un neumático de coche ordinario está hecho con acero con un cinturón de capas radiales y diseñado para la durabilidad, por lo general una vida de 16.000 kilómetros o más.

Un neumático de la Fórmula Uno está diseñado para durar, como máximo, unos 200 kilómetros y,como todo lo demás en un coche de competición, se construye para ser lo más ligero y fuerte como sea posible.




Esto significa que deben tienen una base de kevlar, nylon y poliéster en una estructura de complicados patrones de tejido diseñado para soportar fuerzas mucho más grandes que los neumáticos de un coche de calle.

En la Fórmula Uno eso significa que cualquier neumático será capaz de soportar hasta una tonelada de carga aerodinámica, 4 g cargas laterales y 5 g de carga longitudinal. Recuerden el significado del valor de una g de fuerza aplicada sobre los objetos en movimiento es igual a multiplicar el peso propio tantas veces como lo indica el valor g.. En este caso la fuerza es centrífuga que trata de desprender a lo que gira en torno al centro.






Composición de la banda de rodamiento


En la Fórmula 1 actual, el tipo de mezcla de caucho utilizados en la construcción de un neumático permiten cuatro diferentes compuestos: superblandos, blandos, medios y duros, cada uno con un diferente comportamiento y desgaste característico.
Antes, cuando eran dos proveedores de neumáticos como lo fueron Goodyear - Bridgestone, Bridgestone - Michelin o Goodyear-Michelin, el número de compuestos eran ilimitados. Durante la "guerra" de los fabricantes de neumáticos, había compuestos que se se mezclaban especialmente para cada circuito.

Siempre había opciones para que el piloto, con la ayuda del ingeniero de carreras, en función de la temperatura de la pista y la calidad del asfalto consiguiera neumáticos especiales.
La FIA introdujo la regla con un solo proveedor y que sólo hubiera cuatro diferentes compuestos que se utilizarán durante todo el año. El fabricante tiene que anunciar algunos meses antes de la carrera el tipo de goma que estará disponible para el equipo en ciertas carreras.


El neumático es un conjunto de varios componentes que se construye en un tambor y se cura luego en una prensa de bajo calor y presión. El calor facilita una reacción de polimerización en la que los enlaces cruzados de los monómeros de caucho permiten crear moléculas largas y elásticas.
Estos polímeros elásticos permiten al neumático estar comprimido en el área donde el neumático entra en contacto con la superficie de la pista y regresan rápido a su forma original en ciclos de alta frecuencia.





El desarrollo del neumático de carreras alcanzó la mayoría de edad con la aparición de los neumáticos de pisada ancha en la década de 1960. Poco tiempo más tarde los equipos y los fabricantes de neumáticos se dieron cuenta de que, al omitir una banda de rodadura con acanaladuras en los neumáticos para piso seco, la superficie de goma en contacto con la carretera podría ser maximizada.

Los coches de Fórmula Uno corrieron con slicks hasta los cambios en el reglamento que entró en vigor en1998, y los nuevos estándares de los neumáticos se introdujeron en un intento de mejorar el espectáculo de la Fórmula Uno por la reducción de las velocidades en las curvas.A partir de entonces se obligó a los proveedores fabricarlos con acanaladuras en todo la banda de rodamiento.
Hoy nuevamente se corre con los slicks en una ida y vuelta de la FIA en cuestión de regular una actividad en constante evolución.
La temporada 2009 trajo un cambio muy bienvenido al retornarse a los neumáticos lisos, después que la FIA tomó la decisión para limitar la aerodinámica en vez de la goma como una forma de mantener la velocidad en las curvas bajo control.
La "suavidad" o "dureza" de los compuestos de caucho es muy variada para cada carrera de acuerdo a las características conocidas de la pista. Dos compuestos diferentes disponibles para cada equipo en cada Gran Premio, y cada piloto debe hacer uso de ambas especificaciones durante la carrera. La suavidad real del caucho de los neumáticos es muy variada por los cambios en las proporciones de los ingredientes añadidos al caucho, de los cuales los tres más importantes son el carbono, azufre y petróleo o aceite. En términos generales, cuanto más petróleo haya en un neumático, más suave será éste.





La forma de los neumáticos es compleja, ya que el neumático se deforma tanto en el alzado lateral como en el frontal al entrar en contacto con la pista de modo que la forma cambia con la dirección y la velocidad en función de la carga aerodinámica.



El mapeo de esta compleja dinámica es importante ya que servirán para que se correlacionen con la visualización en los túneles de viento de los neumáticos proporcionados por el proveedor según los modelos de CFD (Computational Fluids Dynamics).
El ingreso de datos desde los sensores son de gran ayuda para entender la dinámica de todos esos procesos.





Los cambios en la forma son sutiles, pero igualmente muy diferentes tanto para el flujo sobre el neumático delantero detrás del spoiler y alrededor de la parte posterior de la rueda trasera se verá influenciada en gran medida.

Lo que ocurre en el compuesto de un neumático



El caucho de los neumáticos están sometidos niveles muy altos de tensión centrífuga. El trabajo realizado por estos cauchos da como resultado una generación de calor. La combinación de la tensión centrífuga y la alta temperatura obliga a que se generen cambios mecánicos y químicos en la goma. Algunos elastómeros, el caucho cae dentro de esa categoría, tienden a suavizar las tensiones y brindan una recomposición permanente.
El suavizado de la tensión se ha atribuido al desplazamiento de las uniones de la red de polímeros y entramados y / o a la incompleta recuperación de las posiciones originales de las capas y entramados después de la deformación por las tensiones.
La presencia de cargas, de carbono y de silicio, facilita posibles mecanismos de ablandamiento adicionales, incluyendo la rotura de los accesorios de caucho o de relleno, alteración en la estructura de relleno y el deslizamiento de las cadenas en las superficies de relleno. Cuando las estructuras intermoleculares son irreversiblemente interrumpidas o adoptan nuevas posiciones, mientras que el polímero se extiende, el resultado es una deformación permanente. El caucho se dice que ha "recompuesto."



Los componentes típicos utilizados en el montaje de los neumáticos son los siguientes:

Caucho natural o poliisopreno: es el elastómero básico que se utiliza en la confección de los neumáticos
Copolímero estireno-butadieno (SBR): es un caucho sintético que a menudo sustituye al caucho natural basado en el costo comparativo de las materias primas
Polibutadieno: se utiliza en combinación con otras gomas, debido a sus propiedades de baja acumulación de calor
Bromobutilo: goma se utiliza para los compuestos de revestimiento interior de los neumáticos sin cámaras debido a su baja permeabilidad al aire. Los átomos del halógeno proporcionan un vínculo con los compuestos de la carcasa de goma que son principalmente naturales. El bromobutilo es superior al clorobutilo, pero es más caro.
El negro de humo: está presente en un alto porcentaje en los compuestos de caucho. Esto le da refuerzo y resistencia a la abrasión
Sílice: se utiliza junto con el negro de humo en los neumáticos de alto rendimiento, como refuerzo en la acumulación de bajos niveles de calor.
Azufre: permite el cruzamiento de los enlaces de las moléculas de caucho en el proceso de vulcanización
Aceleradores de vulcanización: son compuestos orgánicos complejos que acelerar la vulcanización
Activadores para ayudar a la vulcanización: El principal es el óxido de zinc
Antioxidantes y antiozonizantes: sirven para prevenir grietas en los flancos debido a la acción de la luz solar y el ozono
Productos textiles: principalmente Kevlar e hilos de fibra de carbono que refuerzan la carcasa del neumático



Un compuesto de caucho es una mezcla de muchos materiales, incluidos agentes químicamente activos. Un exceso de ciertos tipos de agentes activos puede ser una oportunidad para que los adhesivos se disgreguen o se rompan para luego repararse a sí mismos por reaglutinamiento en el mismo o en otro lugar.
El neumático debe tener un espesor de la banda de rodamiento no muy demasiado delgado para que generen el suficiente calor y que la temperatura de los neumáticos caiga dentro de un rango adecuado para un agarre máximo.
Una banda de rodamiento provista de un mayor espesor, incluso en slicks, se deformaría y la histéresis resultante generaría demasiado calor. Una banda de rodamiento delgada que se deforma menos, genera menos calor.

Con el neumático andando

Cuando el automóvil de carreras corre son los neumáticos que determinan su desempeño. Para que cumplan su cometido y haciendo abstracción de si sus compuestos son correctos o de si el auto tiene un buen motor, hay dos aspectos fundamentales en todo neumático que deben cuidarse al extremo: la Presión y la Temperatura; ambas, proporcionan al Ingeniero las pautas para mejorar el rendimiento del coche y describen por sí solas, defectos, incorrecciones o puestas a punto erróneamente hechas.
Cuando hablamos de Presión estamos hablando de la presión de inflado y de la Temperatura es acerca del nivel térmico de la banda de rodamiento.
El neumático de carreras se construye a partir de compuestos de goma muy blanda que ofrecen el mejor agarre en contra de la textura de la pista, pero el desgaste es muy rápido en el proceso. Los "slicks" o lisos son neumáticos típicamente diseñados para funcionar entre 90° y 110° Celsius o centígrados o más.

PRESIÓN :

– Cuando la presión disminuye se incrementan:
El coeficiente de fricción.
El tamaño de la pisada.
El esfuerzo de dirección.
El par de alineamiento y reducción de la dirección en curva.

– Presiones excesivamente bajas producirán:
Destrucción del Neumático.
Problemas de comportamiento.
Presiones locales elevadas y sobrecalentamientos (reducción de la rigidez).

– Cuando aumenta la presión se producirá:
Reducción de la deformación y del tamaño de la huella del neumático.
Menor ángulo de deriva para igual fuerza lateral.
Reducción de la resistencia a la rodadura .
Incremento de la rigidez vertical del neumático.

– Presiones excesivamente altas:
Disminución de la durabilidad.
Negativo en carrera pero interesante en clasificación.

Presión de los neumáticos:

El neumático de un F1 tiene una presión teórica de 1.4 bares.
Esta presión es la que se considera obligatoria para realizar tareas de medición del mismo (Diámetro, longitud de la banda de rodadura...)
En la práctica, se usan presiones de 1.1 bares.

En carrera el neumático se calienta por lo que el aire que tiene en su interior también. Esto hace que aumente su volumen y por tanto su presión.

TEMPERATURA:

– La temperatura puede medirse:
En la superficie de la banda de rodamiento del neumático mediante sensores infrarrojos.
En el interior de la banda de rodamiento o carcasa mediante pirómetro de aguja.




– La sonda de aguja se introduce en el neumático en tres puntos:
Extremo Interior. Centro. Extremo Exterior.

Esta medida permite conocer el modo en el que trabaja la goma en la superficie de contacto y como trabaja en toda ella.

Cambios en la temperatura cambiarán la elasticidad de la goma y afectarán a la dirección en curva.
– Temperaturas excesivamente bajas:
La goma no alcanza su punto óptimo de funcionamiento.
Adherencia deficiente.

– Temperaturas excesivamente altas:
Destrucción del neumático por creación de ampollas (blisters).
Cada goma tiene sus temperaturas óptimas para las cuales presentan un adherencia máximo: 80° a 100°C (medidas en el box).




– Importancia de la temperatura ambiente y pista para obtener estas temperaturas óptimas de funcionamiento:

Frío ambiente: Hay que forzar la subida de temperatura del neumático.
Calor ambiente: Hay que tratar de reducir el incremento de temperatura.


Uso de precalentadores

Para la obtención de la temperatura adecuada de funcionamiento del compuesto en carrera se necesita de un sistema de calentamiento eléctrico para disminuir al máximo el desnivel térmico y evitar el deslizamiento en pista en el menor tiempo posible.





El neumático es el que transmite el par motor sobre el suelo, es decir, es el último responsable que el giro del motor se convierta en movimiento del vehículo, y el que evita que dicho vehículo deslice y de esta forma siga la trayectoria que quiere llevar quien lo pilotea. Por ello su construcción está enfocada a tener el mayor grip y la menor resistencia a la rodadura.

En general, en un neumático se desea agarre, pero también poca resistencia al giro. Por ello el grip o agarre se busca a través de diferentes cauchos tratados. Unido a este tipo de compuestos y por ejercer el coche el par motor sobre las ruedas, se genera una distribución de presiones sobre la parte que toca con el suelo (huella), deformándose un poco. Esta deformación no es igual en toda la huella, siendo mayor en la parte frontal, lo que revierte en un par contrario al giro, una resistencia a la rodadura.

Aparte de este fin, el neumático es el principio de la suspensión. A través de su estructura y su presión de inflado, el neumático es capaz de filtrar, o al menos atenuar ciertas amplitudes y frecuencias. Es por ello que un cambio estructural en el neumático puede generar grandes problemas en un vehículo de competición. En la F1 en concreto, los neumáticos tienen un gran balón, por lo que son una parte muy activa del sistema de suspensión
A veces un neumático tiene fallas severas como ewsto:



Los fenómenos físicos del movimiento





¿Con qué se inflan los neumáticos en la F1?




Normalmente se utiliza una mezcla de gas comprimido (78% Nitrógeno, 21% Dióxido de Carbono, 1% Otros).
El porcentaje de humedad es desconocido.
Las ventajas son:
Menor variación de la presión con la temperatura.
Temperatura de trabajo menor.
Menor ruido de rodadura.
Reducción del consumo.
Aumenta la seguridad, ya que existe menor riesgo de explosión (en aviones sólo se utiliza nitrógeno).
Se reduce la oxidación de la llantas.


Gracias al "famoso espionaje" de McLaren a Ferrari que años atrás sobrevoló la Fórmula 1, ha llegado a transcender una de las innovaciones del equipo de Maranello. El equipo italiano no utiliza la mezcla de gas "habitual", de la cual hemos enumerado sus ventajas respecto al aire atmosférico.
Los neumáticos de la F60 contenían un gas llamado HFC o Hidrofluorocarbono, un gas similar al usado en sistemas de aire acondicionado.Ferrari es la más innovadora y se desmarca del resto
Este gas contiene un 52% de tetrafluoretano, un 44% de pentafluoretano y un 4% de trifluoretano. Esta mezcla es conocida como GFC 404A. Los gases tipo clorofluorcarbonados tienen la propiedad de conducir el calor generado durante la rotación del neumático por convección hacia la llanta a una presión casi uniforme. La llanta actúa como radiador, disipando el calor. Resulta especialmente eficaz en llantas de aleación ligera utilizadas en la F1, construidas en aluminio y magnesio, evitando el sobrecalentamiento del neumático.

Las ventajas más destacables del uso de HFC son:

Durabilidad del neumático más elevada.
Temperatura del neumático casi constante.
Posibilidad de usar compuestos de goma más blandos.
Beneficios en carreras de larga duración como NASCAR o Le Mans.

El desgaste de neumáticos en la F1


El desgaste de los neumáticos influye notoriamente en el comportamiento de un monoplaza de Fórmula 1 por lo tanto es interesante reseñar cómo se deteriora una cubierta.




Tipos principales de deterioro:


Burbujeo o Ampolleo (Blistering) (Del ingles "blister": ampolla, burbuja).










Este fenómeno está provocado por un aumento de la temperatura en determinados lugares del neumático ( alta temperatura en pista, una pista excesivamente áspera, que provoquen que el neumático pueda llegar a los 200ºC, duplicando su temperatura ideal)
Se forman burbujas visibles en la superficie de los neumáticos, donde la goma sobrecalentada se ha pelado. A priori, este tipo de deterioro no tiene una consecuencia grave para el tiempo por vuelta, aunque los neumáticos traseros sean especialmente sensibles a este tipo de desgaste. Cuando los neumáticos empiezan a burbujear el auto derrapa más, lo que aumenta la presión sobre la goma.

Granulado (Graining)



Se produce cuando las fuerzas que actúan sobre la superficie del neumático lo empujan a adherirse lateralmente. Se va arrancando una capa de goma que se acumula sobre la banda de rodamiento, a menudo debido a las cargas laterales sobre los neumáticos delanteros. El auto empieza a sub-virar, pero el problema se suele estabilizar después de unas cuantas vueltas, porque el exceso de goma se retira con el desgaste normal del neumático. Los neumáticos posteriores también pueden sufrir graining en los circuitos donde la tracción es crucial. Suelen ser aquellos en los que se producen fuertes aceleraciones a la salida de las curvas lentas.



Deterioro lineal



Los neumáticos delanteros y traseros sufren su ciclo de deterioro natural al mismo ritmo y las pérdidas de rendimiento serán constantes después de cada vuelta. El equilibrio del chasis no se verá afectado. Sin embargo, esta evolución no es siempre así. Muy a menudo el rendimiento de los neumáticos se estabiliza y el del auto mejora por la disminución del peso de la gasolina."

Algunos conceptos

Adherencia o agarre:


Es la cualidad principal que buscamos en un neumático.
A mayor adherencia, las curvas se pueden tomar a mayor velocidad, transmitiendo al suelo esfuerzos de aceleración o frenada mayor, sin llegar a derrapar.

Fuerza de adherencia:

La adherencia en suelo seco:

La fuerza de adherencia procede de dos mecanismos superpuestos (adhesión, indentación) en los que el estado de la superficie del suelo desempeña un papel determinante.



Diferentes tipos de suelos

La microrugosidad (unos pocos angströms) pone en juego las fuerzas moleculares de adhesión. Por ello observamos este fenómeno de adherencia en superficies aparentemente lisas.

La macrorugosidad (de unas pocas micras a unos pocos milímetros), pone en juego fuerzas de adherencia muy importantes: es el mecanismo de indentación.

La adherencia en suelo mojado



El viscoplaning



El viscoplaning se debe a la presencia de una película residual de agua entre el suelo y el neumático (altura de agua 0,5 mm).
Esta fina película de agua se interpone entre la goma y el suelo, las uniones moleculares se interrumpen totalmente entre ellos.



La adhesión tiende a cero y el deslizamiento no encuentra oposición alguna.


El aquaplaning



El aquaplaning es una pérdida progresiva del contacto con el suelo por la formación de una capa entre el neumático y el suelo (altura de agua > 0,5 mm) por la velocidad del vehículo.

Bajo el efecto de la velocidad de desplazamiento del neumático, la presión del agua situada ante él aumenta y va levantando el neumático progresivamente. Al aumentar la velocidad, la cuña de agua aumenta también debajo del neumático y acaba por despegarlo totalmente del suelo.





El fenómeno de aquaplaning puede resumirse en 3 puntos :
- puesta en presión del agua, por la velocidad de avance del neumático,
- evacuación de una parte del fluido por el dibujo y en los lados del neumático,
- levantamiento del neumático cuando las presiones hidrodinámicas son superiores a las presiones de contacto.

Se produce, por tanto, una disminución del potencial de adherencia que conlleva :

- el aumento de la distancia de frenado,
- la disminución de la capacidad de dirección.



Flexibilidad:

Los neumáticos tienen tres ejes de flexibilidad:

Vertical: se deforman por el peso
Transversal: se deforman en las curvas
Longitudinal: se deforman en las aceleraciones, frenadas..






Deriva:

Se llama deriva de un neumático sometido a un empuje lateral, a la variación de trayectoria registrada en el rodaje como consecuencia de una deformación de la cubierta.




Ejemplo: Al circular recto si el viento azota de lado, se debe corregir un poco la dirección para seguir mantener el vehículo recto. Si no se corrige la dirección el coche tiende a irse a un lado.

En una curva pasa lo mismo, el neumático siempre sufre una pequeña alteración en su trayectoria. Esto es debido a la flexibilidad del caucho.

Cámber o inclinación de la rueda (Medición del ángulo)






















Más adelantamientos, más paradas en boxes, un espectáculo aún mejor y carreras para recordar. Esta fue la misión de Pirelli llevada a cabo, según el escrito entregado a la empresa de neumáticos italiana por los equipos de Fórmula 1 y la FIA el año anterior.

Para cualquier fabricante de neumáticos esto fue un desafío sin precedentes. Pero el objetivo ya se ha alcanzado a partir de la primera mitad de la temporada 2011 de carreras . El debut de Pirelli en el Gran Premio de Australia , Sebastian Vettel marcó la vuelta más rápida jamás vista en la historia de 15 años de la carrera en Melbourne, mientras que en China un número récord de 63 maniobras de adelantamiento, más de una por vuelta, cautivó a los espectadores. Entre ellos estuvo el Gran Premio de Malasia , que vio no menos de 52 paradas en boxes y varios momentos de drama, poniendo el resultado de la carrera en el suspenso justo hasta las últimas vueltas.

Los nuevos neumáticos Pirelli PZero garantizan altos niveles de rendimiento y seguridad, junto con un grado de degradación deliberada, que añade un elemento estratégico interesante para la carrera, la promoción de los adelantamientos tanto en la pista y en los pits.

Maurizio Boiocchi, Director de Investigación y Desarrollo de Pirelli, dijo: "Hacer que los neumáticos con estas características representa un reto en un desafío. Hubiera sido mucho más fácil de producir neumáticos que aguantasen durante toda una carrera, como ya hizo la GP3 el año pasado. Pero ¿qué es exactamente la cantidad correcta de durabilidad? En teoría, no debería ser más que un máximo de 30 vueltas. Si los neumáticos durante 35 vueltas, por ejemplo, lo que permite largos stints y sólo una parada, se habría dejado de cumplir con nuestros objetivos. El verdadero truco es saber cómo preparar los ingredientes de cada uno de los neumáticos exactamente en las proporciones correctas, porque es obvio que no queríamos que los neumáticos durasen un periodo muy corto de tiempo tampoco. Este fue el dilema principal que nuestros ingenieros de investigación tuvieron que enfrentar. Luego, por supuesto,hay que recordar que los neumáticos son los mismos para toda la temporada, pero tienen que ser igualmente efectivo en los 20 circuitos diferentes, que varían enormemente con las condiciones de la pista y el tiempo, así como en 12 vehículos diferentes, con 24 estilos de conducción que también pueden ser diferentes . "





Con el fin de alcanzar los objetivos Pirelli trabajó en cuatro áreas principales:

El hombro del neumático, el cual fue desarrollado con la nueva tecnología a fin de apoyar el alto ángulo de deslizamiento
La carcasa del neumático, hecho de materiales compuestos y diseñados para mejorar la rigidez estructural global
La banda de rodamiento, el centro de la goma, lo que determina la superficie de contacto y por lo tanto la cantidad de agarre mecánico disponible.
Los compuestos, que determinan la durabilidad de los neumáticos
Entonces, ¿cómo un neumático de Fórmula 1 es creado realmente? Todo comienza con la investigación y el desarrollo, con cada paso se confirman revisiones continuas, tanto en el laboratorio como en la pista.

INVESTIGACIÓN

Hay cuatro fases esenciales de la investigación y el desarrollo:



1. La historia comienza en los laboratorios de investigación de Pirelli, en Bicocca en el área de Milán, que es sinónimo de Pirelli. Más de 400 personas trabajan allí todos los días, el núcleo de un equipo que consta de más de un millar de personas compuesto por químicos, físicos e ingenieros, divididos entre los seis centros de investigación de Pirelli en todo el mundo. En Milán, 150 ingenieros de investigación trabajan exclusivamente en la F1. Los puntos de partida son los laboratorios de química y física, donde los nuevos compuestos y estructuras se analizarán con equipos de última generación. Se hace un detallado uso de los modelos matemáticos para simular la reacción de cada compuesto en combinación con la estructura de cada uno en cada conjunto posible de las condiciones de uso. Una enorme cantidad de datos se procesan y se comparan con el fin de crear estos neumáticos"virtuales" que representan un modelo del producto final terminado.

2. En el departamento de deportes de motor en Izmit, Turquía, los prototipos físicos se construyen sobre la base del modelo virtual. Cerca de 200 personas trabajan en el departamento de F1 en Izmit, desde instaladores pasando por los técnicos y hasta los ingenieros. Esto es cuando la teoría se convierte en la práctica: los compuestos y la estructura están hechos a medida y todos los componentes están finalmente juntos. Un neumático acabado de nacer, listo para la prueba.

3. Las pruebas físicas primera tendrá lugar en el centro de pruebas experimentales de Pirelli en Milán, donde las máquinas sofisticadas simulan todas las condiciones de carrera y miden todas las tensiones a que estarán sometidos los neumáticos. Los neumáticos son acelerados a 450km/h por máquinas especiales y sometidos a cargas que son cuatro veces mayores a las que se experimentan durante el uso normal, por períodos de tiempo de hasta 20 veces más prolongados de lo habitual. Esto simula el uso de los extremos de las curvas de esa manera ir más allá de lo que razonablemente se puede esperar. Este proceso de evaluación científica recrea las fuerzas verticales superiores a 1.000 kilogramos, lo que equivale a la aceleración longitudinal 5G (cinco veces la fuerza de gravedad, al igual que si a un hombre que pesa 80 kilogramos fuera arrastrado por una fuerza de 400 kilogramos), en la banda de rodadura se alcanzan temperaturas superiores a los 150 ºC e impactos con pianitos a 260km/h: todos son acontecimientos comunes en un Fórmula Uno. Sólo los neumáticos que sobreviven ilesos a estas pruebas pasan a la siguiente fase de desarrollo, al final de la cual se recopilan los datos para comparar con la información obtenida de los modelos de computadora. Si los datos de las pruebas prácticas coincide con los resultados teóricos, el neumático está listo para el siguiente paso: el circuito de carreras. De lo contrario todo el proceso comienza de nuevo desde cero.







4. Una vez que todas estas pruebas de laboratorio han concluido, los neumáticos se llevan a experimentar en un circuito real. Pirelli ha llevado a cabo 13 pruebas en Europa y el Medio Oriente, con una superficie total de 18.000 kilómetros durante las pruebas privadas. Los circuitos utilizados incluyen Barcelona, Monza , Jerez de la Frontera, Le Castellet, Mugello, Abu Dhabi y Bahrein. Las primeras pruebas tuvieron lugar el 19 de agosto de 2010, apenas tres meses después de Pirelli fuera nominado como el único proveedor de la F1 a finales de junio. Las primeras pruebas oficiales con todos los equipos se llevó a cabo en Abu Dhabi en la final de la temporada 2010, sólo tres meses después de que los neumáticos se habían probado por primera vez en Mugello. Este fue un período corto de tiempo sin precedentes para desarrollar neumáticos, como muchos directores de equipo y los pilotos lo han comentado posteriormente.

PRODUCCIÓN

Los neumáticos que han logrado lo hizo a través de las pruebas de pista son eligibles para formar parte de la selección final ofrecido a los equipos para las carreras de este año. Pirelli suministra cuatro tipos de neumáticos slick en 2011 (extra blando, blando , medio y duro), así como dos neumáticos de lluvia (intermedio y mojado). Cada uno es fácilmente identificable gracias a las diferentes marcas de color, que fueron aún más importantes a partir de Turquía.
Pirelli suministra cerca de 1.800 neumáticos para cada carrera, en los dos compuestos que han sido seleccionados de antemano para cada Gran Premio, así como el suministro de neumáticos de lluvia si las condiciones fueran húmedas. Los neumáticos están hechos gracias a la línea de producción de Izmit dedicada a la F1 que sigue los siguientes pasos:

1. Producción del hombro o talón y la carcasa de una línea especificada. Al mismo tiempo, en una línea paralela, se producen la banda y la banda de rodadura . Caucho natural, caucho sintético y otras fibras artificiales son algunos de los ingredientes claves.

2. Los elementos producidos por las dos primeras líneas de producción son ensamblados en una tercera línea, que representa la parte fundamental del proceso de producción. Todos los 18 principales componentes que conforman la estructura se unen para formar un neumático de F1 reconocible.

3. El siguiente paso, el período durante el cual se vulcanizan los neumáticos "cocinados", determina las características definitivas del compuesto y su estructura.

4. Lo siguiente es el control de calidad, que se efectúa con una revisión visual y un análisis de la rueda similar a una radiografía, con el fin de verificar la integridad de la estructura interna y externa. La circunferencia y otros parámetros se miden también para comprobar la uniformidad de las superficies.

5. Por último, se fija el código de barras que actúa como "pasaporte" de la llanta. Este contiene todos los datos relevantes sobre el neumático y permite su uso para realizar un seguimiento de la producción en la carrera.

El control final es medir el peso de la rueda completa. En total debe pesar unos 8,5 kilos: aproximadamente el mismo peso promedio de un niño de tres años de edad. El neumático está listo para su envío al próximo Gran Premio.



El PZero en números

*Más de 100 elementos en cada uno de los neumáticos
*18 componentes estructurales
*5 horas de trabajo necesarias para que cada uno de los neumáticos

*Aproximadamente 8,5 kg es el peso total de una rueda delantera y el neumático
*Aproximadamente 9,5 kg es el peso total de una rueda trasera y el neumático
*Cerca de 1.800 neumáticos son llevados a cada Gran Premio
*30 vueltas es la vida media de trabajo de cada uno de los neumáticos en condiciones de carrera
*450 km/h es la velocidad máxima alcanzada por los neumáticos durante las pruebas de laboratorio
*260 km/h es la velocidad a la que los neumáticos impactan contra los pianitos durante la prueba
*5 g de aceleración longitudinal afecta a cada uno de los neumáticos; 4,5 g es la aceleración vertical
*150 ° C es la temperatura que la banda de rodadura está expuesto a las pruebas de laboratorio
*3 veces aumenta el tamaño de la superficie de contacto bajo la carga aerodinámica total


La opinión de Martin Brundle





Los neumáticos Pirelli tienen un diámetro interno de:



Su diámetro exterior es de:



El ancho de las ruedas delanteras es de:



El ancho de las ruedas traseras es de:





Los tipos de compuestos explicados





Cómo se elige el compuesto adecuado y tipos de asfalto



Sobrepasos, prestaciones y ciclos de vida de un neumático




El circuito ideal para Pirelli



A RECORTAR Y PEGAR




Para piso seco

Los neumáticos para tiempo seco, se conocen como slicks, tienen una banda de rodamiento que está desprovista de surcos o canales y vienen en cuatro versiones.
Los diversos compuestos están diseñados para estar bien adaptados a una amplia gama de circuitos , dependiendo del tipo de asfalto, el número y la severidad de todos las curvas y la velocidad de las rectas.
Esto permite a los equipos a elegir entre una serie de estrategias diferentes.



Compuestos

Duros




Esta también es una opción frecuente, ya que es un neumático diseñado para proporcionar la máxima resistencia en las condiciones más duras. Un neumático duro tarda más en alcanzar su máxima temperatura de funcionamiento que un neumático más blando, por lo que se adapta mejor a más temporadas.
Paul Hembery dice: ". Está en el extremo opuesto en la escala de los súper blandos, este es un neumático duro adecuado Hay algunos diferencias muy significativas entre los tipos de neumáticos, que es lo que los equipos y el órgano de gobierno querían, y eso es una gran noticia para los espectadores "..

Medios




Junto con el compuesto duro, éste será uno de los neumáticos más utilizados durante la temporada del debut de Pirelli. Es un neumático versátil diseñado para trabajar bien en una amplia gama de condiciones y se adapta bien a los circuitos con características diferentes.
Paul Hembery dice:. "La fiabilidad es la palabra clave aquí Como era de esperar, este neumático tarda un poco más para llegar hasta a la temperatura ideal, pero una vez que se haya calentado bien estará seguro de tener una buena consistencia y durabilidad. "

Blandos



Este neumático se utiliza en circuitos con niveles relativamente bajos de degradación de los neumáticos. . Los neumáticos blandos no tienden a durar tanto tiempo como los neumáticos duros, por lo que se utilizan con frecuencia en la clasificación y por períodos cortos durante una carrera.
Paul Hembery dice: "Me gusta mucho este neumático que levanta la temperatura necesaria de forma rápida y es muy. manejable. Ofrece todo lo que esperarías para hacer con un neumático blando y es duradero, con buen equilibrio y agarre. "

Súper Blandos



Este es el más blando de los neumáticos de la gama y está diseñada para proporcionar el máximo rendimiento y agarre en los circuitos lentos y sinuosos, como Monte Carlo y el Hungaroring
Paul Hembery dice: " Este neumático ofrece un montón de agarre, más de unas cuantas vueltas, es un compuesto especial, que es bastante distinto al resto de la gama. La cantidad excepcional de la adherencia disponible no es de extrañar, a pesar de que está hecho para un número limitado de vueltas. "





Para Pista Mojada

Su diámetro exterior es de:



El resto de las medidas son idénticas a las otras

Los neumáticos de lluvia, que se caracterizan por las ranuras en la banda de rodadura, son de dos tipos: neumáticos de mojado para lluvia intensa e intermedios.
Los neumáticos de lluvia tienen surcos profundos en ellos, con los canales diseñados para expulsar el agua sobre el asfalto mojado por completo. Los intermedios tienen ranuras más superficiales, para superficies húmedas o mojadas ligeramente, así como para condiciones mixtas. Las dos ruedas tienen en común el mismo compuesto.

Y pueden ser:

Pista húmeda





Estos neumáticos tienen ranuras poco profundas para dispersar el agua, pero esto reduce la superficie de contacto y conduce a un menor control sobre una pista seca. Cuando la lluvia es fuerte, los conductores cambiar a neumáticos de lluvia intensa.
Paul Hembery dice: "El área más fuerte de nuestros neumáticos de lluvia es la cantidad de agua que son capaces de dispersar La característica notable es el poco tiempo que lleva el compuesto blando para obtener la temperatura de operación. "

Pista mojada







Estos neumáticos tienen surcos profundos, similares a un neumático de coche de calle, y están diseñados para expulsar más de 60 litros de agua por segundo a 300kph. El neumático de un coche de clle sólo se puede desplazar a cerca de 10 litros de agua por segundo, a velocidades mucho menores.



Video explicativo de estos neumáticos



Los efectos de los escapes en las Pirelli







Australia



Malasia




China




Turquía



España




Mónaco




Canada




Europa



Gran Bretaña



Alemania



Hungría



Bélgica







Italia





Prueba en Monza

Singapur




Japón







Los coches de F1, como cualquier auto de Fórmula, tiene la particularidad de tener las ruedas descubiertas y esto hace que su eficiencia aerodinámica sea absurdamente inferior que cualquier auto de calle, hasta un Fitito tiene un mejor coeficiente aerodinámico.
Los ingenieros maximizan todo el auto para lograr que sea lo más veloz en curva y ese es lo que los desvela. Pero un F1 con ruedas cubiertas no sería un F1. La gracia está en minimizar la resistencia que provocan las ruedotas y para ello diseñan, hasta los límites inimaginables dispositivos que en lo posible canalicen el flujo del aire que rodea a la carrocería y el que embiste los neumáticos que crea la turbulencia indeseada.
Los videos que a continuación les ofrezco sirven para visualizar el comportamiento aerodinámico de las ruedas en un F1 y comparación a un Sport Prototipo que sí tiene sus ruedas carenadas se podrá ver, gracias a la Computational Fluid Dynamics, la diferencia de ambas perturbaciones además de comprobar lo que un neumático absorbe en orden de carrera, las fuerzas enormes al que es sometido y a las diferencias obvias de un neumático para lluvia y un slick


Martin Brundle explica la acción aerodinámica de las partes de un F1




Comparación del flujo de partículas en torno a un coche Sport y un F1

Las ruedas y su influencia

Variación de las presiones



Contornos de las velocidades a media altura del neumático



El efecto de las ruedas en el flujo de aire en torno a un F1

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