Neumáticos Pirelli, esos grandes desconocidos

Allá por el año 2010, Pirelli recibió un encargo muy especial. Tenían que fabricar un neumático radical, uno totalmente revolucionario. Tenían que adaptarse a las exigencias de su cliente, que les pedía carreras más interesantes e impredecibles que en la era Bridgestone. El KERS –2009– y el DRS –2011– también buscaban mejorar la espectacularidad de un deporte que había perdido en plasticidad, pero Pirelli es y ha sido un actor imprescindible en esta nueva era de la Fórmula 1.

Algunos han criticado a Pirelli por "no saber fabricar neumáticos", porque sus P Zero de Fórmula 1 se degradan mucho, pero es obvio que la marca sabe fabricar neumáticos. Lo ha hecho siempre. Saben cómo se hace y es probable que pudieran fabricar uno que durase más de 300 kilómetros sin apenas desgaste si se lo pidieran, pero ése no fue el caso. El caso fue que Bernie Ecclestone quería espectáculo y, según la lógica de Mr. E, cuantas más paradas en boxes y más factores impredecible, más emoción.

Como suministrador, Pirelli se encarga del trabajo de I+D, de la producción y distribución de sus neumáticos. Los equipos no pueden predecir con exactitud su comportamiento hasta que validan con test en circuito los datos simulados que les son dados en primer momento. Pirelli les comunica una serie de sugerencias y recomendaciones antes de cada Gran Premio –presión mínima, ángulos de caída, etc.–, datos para optimizar el funcionamiento de los P Zero y asegurar su correcto funcionamiento. El fabricante destina uno de sus ingenieros y dos mecánicos a cada escudería, como apoyo extra.

Aun así, no es extraño que un neumático falle por motivos varios. Los equipos suelen buscar la forma de salirse con la suya, a pesar de que eso implique desoír las recomendaciones de Pirelli. En Bélgica 2011, Red Bull puso una caída de 4,3 grados cuando el límite eran 4,0. Presiones y caídas extremas también contribuyeron al desastre de Gran Bretaña 2013.

Como ingeniero de competición, parte de mi labor consiste en sacar el máximo rendimiento del neumático. Sea en vuelta rápida o sea en una tanda de 20, la meta siempre es encontrar el equilibrio óptimo entre degradación y rendimiento. ¿Cómo podemos aprovechar un neumático que sólo tiene una vuelta buena, que pierde entre 0,5 y 1,0 segundos en los dos giros siguientes y que se convierte en ingobernable para cuando empezamos la quinta vuelta? Es un buen reto. En ese sentido, la filosofía radical de Pirelli nos ha obligado reconsiderar todo lo que habíamos aprendido previamente.

Miguel Clara en la parrilla de salida

Situémonos en una sesión de clasificación. Salimos a pista. La primera vuelta es de calentamiento. El piloto realiza acelerones progresivos con ángulos de giro suaves, para que las gomas cojan temperatura. También preparará los frenos que, como son de carbono, sólo funcionan correctamente si antes los llevamos a su temperatura óptima. Cuando llegamos al último sector, subimos el ritmo y vamos a por ello. El piloto hace la vuelta rápida y, al cruzar la línea de meta, levanta el pie del acelerador para enfriar las gomas. Vuelta de recuperación. Toca dejar que las gomas respiren. Llegados al tercer sector, subiremos el ritmo si queremos hacer una segunda intentona. No podemos esperar ningún milagro, porque las gomas ya no están perfectas; pero todavía tienen la adherencia suficiente para salvar los muebles, si en el giro anterior hemos cometido algún error grave. En algunos casos, es posible que la vida óptima del neumático no dure la totalidad del giro. Recordemos qué pasaba en pretemporada, cuando los equipos probaron los ultrablandos en Barcelona y éstos ya perdían adherencia cuando llegaban al tercer sector.

Después de la clasificación, vamos a la carrera. Puede que el neumático dure 5 vueltas, pero tenemos que hacer que dure 20. Lo conseguiremos pidiéndole al piloto que vaya más lento, que no fuerce las gomas. Tiene que conducir de forma conservadora, sin tirar al 100%. Como su ritmo es entre cuatro y cinco segundos más lento que en clasificación, la degradación también es menor. Otro factor que influye en ese ritmo dispar es la carga de combustible, por supuesto. Lo vemos en unos datos comparativos, entre una vuelta de clasificación y otra de carrera, a igualdad de coche y piloto:

Duro, medio, blando, superblando, ultrablando. Cada neumático ofrece un grado de agarre y una degradación diferentes. A mayor agarre, mayor desgaste. Pirelli anuncia tres compuestos por carrera y cada piloto escoge cuántas unidades de cada variable quiere para el fin de semana. No todos los equipos tienen la misma facilidad para calentar los neumáticos. Por ejemplo, Hamilton aguantó a Vettel en Bélgica pese a rodar con blandos y su rival con superblandos. 

Pirelli toma la iniciativa en la selección inicial de los compuestos óptimos para cada circuito y, a partir de ahí, los equipos empiezan a desarrollar su estrategia. Cada compuesto ofrece un nivel de agarre teórico que aporta Pirelli con un desgaste simulado recomendado; dicha información es aportada por Pirelli en el famoso ‘código pacejka’ de cada compuesto, Esta información es contrastada por los equipos cada fin de semana para ajustar su modelo teórico con los resultados obtenidos en pista, ya que los datos facilitados por Pirelli son genéricos, y es el ingeniero aportado a cada equipo el que ayuda a que cada coche saque el mejor partido de los mismos, ya que a mismo neumático y diferente coche es prácticamente imposible saber de antemano la diferencia entre el desgaste que producirá Red Bull en comparación a Ferrari hasta que salgamos a pista y hagamos algunas tandas de simulación de carrera y clasificación durante los Libres 1 y los Libres 2. Es ahí cuando la información genérica aportada por Pirelli previa al fin de semana se vuelve más precisa y elaborada.

Durante el fin de semana se ajustan coeficientes de desgaste y agarre. La clave es generar la temperatura óptima en el neumático para evitar su deslizamiento y favorecer su desgaste homogéneo. Hay circuitos en los que hacer funcionar el neumático más duro es la clave, lo que implica que generar temperatura en el mismo se vuelve todo un rompecabezas que, al final, obliga a algunos equipos a optar por neumáticos más blandos los cuales sí pueden hacer funcionar.

Otro componente que todavía no habíamos mencionado es la construcción de la carcasa del neumático, cuyas características son confidenciales y, quizá, el secreto mejor guardado de Pirelli. Dicha carcasa posee una rigidez, cuyas propiedades elásticas son claves a la hora de aportar agarre mecánico al monoplaza en el paso por curva, la frenada, y la aceleración. La presión del neumático afecta a su rigidez, de modo que los equipos juegan con ella para extraer la máxima adherencia posible. Un ejemplo de esta situación es el equipo Toro Rosso, cuyo difusor dañaba el flanco del neumático debido a una excesiva flexión del mismo en apoyos laterales.

Para entender hasta qué punto Pirelli protege la información contenida en sus neumáticos, los equipos no están autorizados a conservar ningún neumático usado después de cada Gran Premio. Todos los neumáticos que llegan con Pirelli se vuelven con Pirelli. Fórmula 2 y GP3 no son ninguna excepción: los equipos poseen únicamente un juego de transporte, que no es un neumático apto para rodar en pista. Conservar uno de sus neumáticos permitiría a los equipos trabajar con ellos en un 7 post rig –banco de ensayo de las características mecánicas y rigideces de un monoplaza–, evaluar niveles de rigidez con diferentes presiones y así entenderlos de una mejor manera.

Los Pirelli no son neumáticos malos, muy al contrario: son todo un reto de ingeniería que ha puesto a equipos todopoderosos contra las cuerdas. Para evitar asumir su parte de culpa, las escuderías a menudo han desviado la atención hacia el fabricante italiano.

Un neumático basa su rendimiento en la reacción química que produce su goma al calentarse: cómo de rápido, la forma, y durante cuánto tiempo se calienta afecta a su funcionamiento y, cuando alguno de estos procesos no se produce de forma correcta o homogénea, se sufren temidos síntomas que pueden arruinar un fin de semana completo de carreras. 

Graining, blistering u overheating son algunos de los términos que escuchamos en las retransmisiones televisivas. Sufrir cualquiera de ellos puede derivar en una situación fatal e irreversible, y fue un auténtico quebradero de cabeza para los equipos entender y cuidar los neumáticos de la forma adecuada.

• Graining: deslizamiento excesivo de la superficie del neumático sobre el asfalto que despelleja el neumático y reduce de forma critica el agarre general. Una vez iniciado es casi imposible de revertir.
• Blistering: diferencia de temperatura excesiva entre la superficie del neumático y la carcasa que produce burbujas y desprendimiento de la banda de rodadura. Una vez comienza es irreversible y el fallo del neumático inminente. Es menos común en el neumático utilizado en producción, pero común en la fase desarrollo.
• Overheating: temperatura excesiva en la superficie del neumático que provoca un deslizamiento cada vez superior. Si no bajamos el ritmo no podremos controlarlo; hay que enfriar las gomas con una conducción más suave y más lenta.

El piloto juega un papel crucial en el buen estado del neumático, algo que también se extiende a la F2 y la GP3, categorías monomarca donde el buen hacer del piloto marca la diferencia. ¿Cómo lo hacen?

Como curiosidad, el año pasado probamos a debutantes en los test postcarrera de la GP2 en Abu Dabi. En muchos casos, los pilotos con más experiencia eran del orden de 40 segundos más rápidos que los debutantes en una simulación de carrera a 24 vueltas. Eso es más de un segundo por vuelta. Puede parecer ridículo, pero el ‘rookie’ no sabe cómo gestionar los neumáticos y eso contribuye a que su degradación sea superior. Al comparar sus tiempos, vemos que pierde del orden de 2 segundos por vuelta en las últimas 6 ó 7 vueltas.

¿Sería mejor un neumático que permitiera ir al 100% en todo momento? Depende. Los pilotos mostrarían su verdadero ritmo, pero seguramente habría menos adelantamientos y menos errores. La Fórmula 1 tiene que escoger qué filosofía le interesa más.

En este 2017, la Fórmula 1 ha adoptado unos neumáticos más anchos. ¿Qué implicaciones tiene eso?

En primer lugar, la superficie de contacto es mayor. Eso aumenta el nivel de agarre. Como los coches tienen más carga aerodinámica y los compuestos son más conservadores, el comportamiento de los P Zero es más consistente y más previsible. Coches más rápidos, tandas más largas.

Uno de los mayores retos es utilizar todo el ancho de banda de la goma y conseguir que la degradación sea uniforme. Otro inconveniente es la oscilación descontrolada de la carcasa del neumático cuando el neumático derrapa. En esas situaciones, el agarre del neumático es intermitente y eso propicia un efecto de resonancia en la goma, una resonancia lateral sobre la llanta.

Ahora que ya hemos entendido los principios básicos con los que utilizar los neumáticos Pirelli, pasemos a la parte técnica, en la que nos centramos en exprimir esa vuelta de clasificación y ese ritmo de carrera.

Los parámetros que podemos controlar son los siguientes:

Podríamos escribir un libro sobre cada uno de estos apartados pero hagamos un pequeño resumen.

NEUMÁTICO

• Presiones en frío: Dicha presión es nuestro punto de partida, basado en la experiencia previa, la temperatura ambiente, y cumpliendo las limitaciones que Pirelli pueda imponer.
• Presión en caliente: Nuestro monoplaza posee sensores de presión en cada neumático que permiten saber dicha presión en tiempo real, el objetivo es alcanzar un valor estable objetivo durante toda la vuelta de clasificación. Pero atentos, mayor temperatura generará mayor presión con lo que no deja de haber un compromiso entre ambos.
• Temperatura: Nuestro monoplaza también posee un sensor infrarrojo de espectro, que nos permite medir la temperatura del neumático en su ancho de banda. Alcanzar las cotas de temperatura en toda la banda de rodadura será el objetivo principal. La parte interna será la que más temperatura alcance y buscaremos que la parte externa, que es la de menor temperatura, tenga una diferencia objetivo, lo que significará que estamos utilizando de forma óptima todo el ancho del neumático. Reto extremadamente complejo con los nuevos neumáticos de este año, más anchos y duros.
• Peso: El peso de una goma nueva contra una goma usada determina la cantidad de goma que hemos utilizado. Se crea una base de datos en la que se evalúa cuánto pesa la cantidad de goma que podemos utilizar, lo cual nos permite a la vez establecer si usamos los neumáticos todo lo que debemos o como debemos.

MONOPLAZA

• Rigidez: La rigidez de un monoplaza se mide en porcentaje entre la rigidez del tren delantero y el tren trasero, dicho valor puede variar entre el 40% al 65% –aproximadamente–, donde un 40% será un tren delantero muy blando –o un tren trasero muy duro–, y un 65% será un tren delantero muy duro –o un tren trasero muy blando–.  Este balance y nivel de rigidez determinara el agarre mecánico de nuestro monoplaza y cómo hacemos trabajar el neumático, ya que una rigidez baja ayudará a conservar el neumático, pero hará el coche inestable. La clave, obviamente, es encontrar el equilibrio adecuado, que para cada equipo es diferente, por eso existen coches más rápidos y más lentos, o que pueden dar más vueltas con un neumático que otros.
• Carga Aerodinámica: El ángulo de las alas delantera y trasera, así como la eficiencia de nuestro difusor y demás superficies determinará un nivel de carga final a una determinada velocidad. En cada circuito los equipos buscan un compromiso ideal inicial entre carga y velocidad punta en función de las características del trazado, pero la base es que a mayor carga aerodinámica, menor degradación, y viceversa. El porqué es sencillo: la aerodinámica hace todo más rápido, sencillo y con menor consumo del neumático, porque hay un apoyo que no parte del agarre del neumático, sino de la fuerza con la que nuestro paquete aerodinámico pega nuestro monoplaza al asfalto. Más es mejor, pero como con la rigidez, hay que encontrar un equilibrio óptimo.
• Caída: La inclinación del neumático respecto al chasis no sólo importa cuando el coche está estático en el fondo plano –donde hacemos la puesta a punto–, también en cómo varía con el recorrido de suspensión, en función de la geometría de suspensión. El objetivo es obtener la temperatura y desgaste óptimos entre la parte interna del neumático y la parte externa, dado que un neumático no trabaja igual en una curva rápida o en una curva lenta. La caída ideal mantendrá el mejor compromiso.
• Convergencia: La inclinación longitudinal del neumático se utiliza, entre otras cosas, para promover la generación de calor en la superficie del neumático. Una convergencia excesiva, además de producir más calor, frenará el movimiento del monoplaza al arrastrar más la goma y provocar más fricción con el asfalto.
• Geometría de suspensión: La geometría de suspensión establece la generación de un parche de contacto del neumático con el asfalto. Dichas cotas de suspensión varían en función del desplazamiento del monoplaza, ya sea al hundirse en recta con la carga aerodinámica, o al inclinarse lateralmente en el apoyo de una curva lenta o rápida. Generalmente, cuando vemos el monoplaza parado en parrilla vemos que posee una inclinación acentuada, la cual desaparece en las rectas o curvas rápidas. Estudiaremos dicha inclinación y cómo el movimiento de la suspensión afecta a nuestra caída –no a nuestra convergencia, dicho efecto se llama 'bump steer' y no lo queremos ni en broma–, a nuestro parche de contacto y, como consecuencia, a la temperatura del neumático.

CIRCUITO

• Rugosidad asfalto: Las características del asfalto son clave para afrontar un fin de semana. Los equipos escanean y analizan el asfalto de cada circuito para evaluar el desgaste que este puede producir. Parámetros como el tamaño del grano de asfalto, la densidad de grano, y el tipo de alquitrán o mezcla, entre otros, determinan el trato que el circuito dará al neumático, razón que determina generalmente el tipo de compuesto que los equipos eligen para cada circuito.
• Temperatura: La temperatura a la que esté el asfalto promoverá el incremento en la temperatura de la superficie del neumático, y con ello el desgaste, por lo que nuestra puesta a punto final puede variar en función de la temperatura a la que se encuentre el asfalto, como por ejemplo con una variación de la presión inicial.

CLIMA

• Temperatura ambiente: La temperatura ambiente afecta a la temperatura de cualquier superficie, así que a la hora de ajustar nuestras presiones en frío tendremos que mantener la mayor consistencia posible. Controlar dicha temperatura afectará a nuestras referencias y objetivos, con lo que hay que tener este parámetro controlado en todo momento.
• Humedad: La cantidad de agua en el aire es un valor que nos permite caracterizar nuestras condiciones climáticas y alimentar nuestra base de datos, que con la experiencia nos permitirá afrontar situaciones diversas y tomar mejores decisiones.
• Presión atmosférica: Valor que nos permite caracterizar nuestras condiciones climáticas y alimentar nuestra base de datos que, con la experiencia, nos permitirá afrontar situaciones diversas y tomar mejores decisiones.

Miguel Clara junto a Roberto Merhi

Que un equipo de F1 tenga cientos de empleados no es casualidad. La cantidad de información que se maneja es abrumadora, las decisiones no las toma una única persona, se trata de que cada componente del equipo tenga bajo control su departamento, y que entre todos se comuniquen adecuadamente para que se tomen las decisiones correctas.

En el caso de los neumáticos, la experiencia en pista tomó un nuevo significado para una Fórmula 1 acostumbrada al control absoluto del fin de semana gracias a las avanzadas tecnologías desarrolladas en los últimos años. De repente, era necesario completar un programa de pruebas mucho más elaborado y complejo para poder tomar las decisiones correctas. Simular un neumático Pirelli –su desgaste y comportamiento en tandas largas- ha sido quizá la tarea más compleja a nivel estratégico a la que los equipos se han enfrentado en los últimos 15 años.

Como ingeniero, a veces no sabes si aplaudirles o maldecirles. Lo que Pirelli ha desarrollado es todo un reto en el que la experiencia marca un antes y después, más allá de cualquier cálculo teórico.

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