La maravillosa fibra que puede salvar vidas en los accidentes… 1ra Parte

La carrocería y el chasis fibra de carbono sin dudas después de la invención del chasis monocasco ha sido un hito en la tecnología de avanzada introducida a la Fórmula 1 para su progreso tanto en los rendimientos de los vehículos como de la seguridad intrínseca de los pilotos.
Hoy, como la imagen de arriba lo demuestra, es común que cada tanto en las carreras se vean escenas como esa en la que cuando se embisten dos autos de la Fórmula 1 actual una explosión de pedazos de fibra de carbono deja la pista sembrada de afilados trozos pero del cockpit se bajan indemnes ambos pilotos que sólo piensan en la próxima carrera.

Lamentablemente las muertes de Ayrton Senna y de Roland Ratzenberger no pudieron ser evitadas así como las de Jeff Krosnoff, Paul Dana, Gregg Moore y Dan Wheldon en la IndyCars aunque no todas, por no decir ninguna han sido achacables a la destrucción del chasis en sí que en todos los casos la destrucción, aún siendo importante, el deceso de los pilotos se debió a distintas causas como por ejemplo a Ayrton es la horquilla de la suspensión que lo asesina por encima de los hombros al descubierto o a Krosnoff (foto de abajo) y Wheldon que mueren por golpes en sus cabezas al embestir el cerco o por otros autos. Así ocurrió en otras categorías en la que las muertes se produjeron por otros motivos y afortunadamente los que pudieron contarla se cuentan de a decenas. La seguridad entre los ochenta y los noventa en la Fórmula 1 se sextuplicó y hoy en día la comparación con las décadas de los sesenta y setenta no resiste el menor análisis.

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Los desdichados Roland y Gregg no sobrevivieron a impactos laterales a más de 300 km/h y terminaron con fracturas en la base del cráneo al estrellarse contra paredones de cemento en despistes sin que los autos fueran detenidos o al menos disminuida su alta velocidad por unas adecuadas zonas de seguridad con camas de leca.

A veces un accidente deja al piloto sin vida y al coche intacto como fue el caso del Gonzalo “Gonchi” Rodríguez en Laguna Seca cuando el Penske sin frenos embiste el guardrail da una vuelta campana cayendo ruedas arriba y desnuca al infortunado piloto oriental al hundirse en la arena el arco antivuelco.
Lo paradójico se da en otros accidentes más espectaculares cuando el piloto sobrevivió gracias a la destrucción progresiva y total de la celda de supervivencia. Y de ellos trataré de analizarlos a continuación.

El Devenir Histórico de su uso

En un accidente típico de un coche de alta competición, como lo es un fórmula 1, a altas velocidades con aquellos monocascos de chapas de aleación de aluminio remachadas la tasa de sobrevida del piloto era muy baja y en los casos de supervivencia los costos en salud para los conductores eran elevados con fracturas severas o incapacidades como le sucedió a Clay Regazzoni cuando se estrella en su Ensign contra el muro en la salida de escape de una curva luego de quedarse sin frenos en la larga recta del callejero de Long Beach a más de 180 km/h. El pobre de “Rega” termina con las rodillas sobre su casco y la columna partida quedando parapléjico ante la imposibilidad de que un chasis metálico pudiera absorber semejante impacto contra unas defensas muy primitivas como lo eran los neumáticos apilados delante del bloque de concreto que fue desplazado casi 2 m de su lugar lo que da una pauta de las fuerzas cinéticas en juego cuando un auto de competición choca.

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Por el contrario, unos años antes, durante las practicas Gran Premio del Gran Bretaña de 1977 en el veloz SilverstoneDavid Purley sufrió un gravísimo accidente luego de impactar frontalmente a más de 175 km/h contra uno de los guardrail de contención del circuito, el golpe fue tal que el auto se clavó en el lugar del impacto sufriendo una desaceleración de 180 g, que lo llevó a figurar en los archivos médicos como el ser humano que consiguió sobrevivir milagrosamente a una de las más brutales desaceleraciones que se tienen registradas en el automovilismo deportivo. Siendo la capacidad de absorción del chasis de aluminio limitada se temió mucho por su vida sobreviviendo a varios paros cardíacos y a múltiples fracturas y heridas internas.
Su sobrevida y posterior recuperación fue remarcada como milagrosa teniendo en cuenta lo sucedido.

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Todo lo expuesto sirve para demostrar que los riesgos inherentes de correr en esos monocascos de aluminio y sufrir graves perjuicios aumentaba año a año ya que las limitaciones de la FIA poco y nada podían hacer frente para limitar esos daños. Hasta que aparece la fibra milagrosa…

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El paso de la aleación de aluminio al chasis de fibra de carbono despertó gran ansiedad entre los diseñadores dentro de la Fórmula 1 con respecto a la capacidad de tales materiales frágiles en apariencia para proteger al conductor en caso de un accidente ya que en un principio cuando fue introducida en 1981 por McLaren y la compañía aeroespacial Hércules despertó dudas y toda clase de comentarios despectivos, suspicacias y hasta estaban dispuestos a pedir a la FISA que no permitiera su uso.

Llegados a este punto que la fibra de carbono se había utilizado en los coches de Fórmula 1 con anterioridad, a partir de su utilización en el Embassy Hill GH1 , con el que corriera el rey de Mónaco en 1975. Su diseñador, Andy Smallman, la utilizó para los soportes del alerón trasero, nada más pero sí a McLaren le cupo el diseño integral del chasis y especialmente al brillante ingeniero John Barnard.

El accidente de John Watson en Monza de ese año disipó las objeciones ante la evidencia de la seguridad que ofrecía su utilización en coches de carrera. La alta rigidez del chasis permitió que la energía disipada del impacto sea transmitida a toda la estructura como un todo en lugar de ser concentrada en el punto de impacto. Por otra parte,el material compuesto era capaz de absorber la energía de impacto por una desintegración controlada de la estructura. Por contraste, las fuerzas generadas por el impacto en un vehículo construido a partir de un metal dúctil tal como el aluminio son suficientes para superar los límites elásticos del material que son muy limitados. Watson si hubiera estado conduciendo un coche así el chasis habrían permanecido en una sola pieza pero colapsada y comprimida hasta que toda la energía hubiera sido absorbida. Como consecuencia de ello sin dudas se hubiera matado.

La realidad de la situación, sin embargo fue que los autos de competición fabricados con materiales compuestos ofrecen una muy mejorada resistencia al impacto con respecto a sus predecesores metálicos. Gran parte de la mejora en el nivel de seguridad de este deporte en los últimos años se deriva del comportamiento de una rotura controlada que tienen los materiales que incluyen a la fibra de carbono como elemento básico en su composición.

El ejemplo más notable es la capacidad de absorción que tienen los compuestos en base a la fibra de carbono que le brinda la solidez de un monocasco construido según las normas de una categoría tan exigente como la Fórmula 1. La pauta la dio hace unos años el resultado de un accidente en Canadá protagonizado por Robert Kubica del que hablaré en otra oportunidad…

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La investigación sobre la comprensión de cómo funcionan ante el impacto y su comportamiento en caso de fractura de estos materiales ha permitido el diseño de un sofisticado sistema de protección del piloto en la estructura de los vehículos con una pena mínima recarga en el peso. El chasis en sí se ha convertido en una “célula de supervivencia” capaz de tolerar daños en incidentes menores y en la prevención de cualquier penetración de cuerpos extraños, mientras que al mismo tiempo es capaz de proteger al conductor en caso de un gran impacto. Aunado a esto están los dispositivos estructurales especializadas diseñados para absorber grandes cantidades de energía por fractura y desintegración controlada como el cono delantero y la estructura posterior que se ancla en la caja de cambios.

La Célula de Supervivencia

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Uno de los factores que han hecho que un F1 tan seguro en estos últimos años ha sido el desarrollo de la célula de supervivencia, a menudo denominado simplemente como el monocasco. Esta estructura de fibra de carbono forma en un solo elemento la cabina y el tanque de combustible con una capacidad de al menos 180 litros.

Es increíblemente fuerte y debe poseer paneles a cada lado para evitar que puedan penetrar objetos punzantes en la célula de supervivencia en caso de accidente lateral y puedan herir al piloto. Además deben estar provistos de unas estructuras deformables antichoque, regularmente son cuatro, para absorber la energía y desaceleración de los impactos.
Así que estas células deben ser robustas y que cada equipo sólo construye cuatro o cinco durante una temporada.

En común con los aviones, la mayoría de los componentes críticos de un coche de Fórmula 1 son capaces de tener la rigidez necesaria y las únicas son las fibras de carbono que exhiben la rigidez específica más alta que cualquier otro material disponible en ingeniería. Dado que la rigidez es el criterio más importante que se procura en el diseño por lo tanto, se podría esperar una selección de los materiales reducida a una simple cuestión de elegir fibras con el módulo más alto. Desafortunadamente, producir fibras de módulos crecientes implica una correspondiente aumento de la fragilidad.

Llegó el momento que nos preguntemos ¿Qué es la fibra de carbono?….

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