Formula 1 y astronáutica

El estreno de Madring fue, además de una carrera, un experimento para poner a prueba los coches de Formula 3, Formula 2 y Formula 1. Un circuito nuevo y un trazado muy rápido con curvas de alta velocidad. Pude asistir a los entrenamientos, las clasificaciones y las carreras de todas las categorías aunque para este texto me centraré en los Formula 1. Destacar que pensé en numerosas ocasiones cómo los ingenieros usan la física para hacer coches que, en ocasiones, rompen con el sentido común. De eso hablaré. Por supuesto, también tendrá sus «pinceladas espaciales» ya que el diseño y desarrollo de estos monoplazas tienen parte de ingeniería espacial.

Comencemos por el día de la carrera, domingo 13 de septiembre, donde 22 coches tomaron la salida a las 15:00h sobre un asfalto que marcaba 53 ºC. Como ya se sabe, Kimi Antonelli fue el vencedor por delante de Max Verstappen y de Lando Norris, quien logró la pole position en la clasificación. A nivel de competición, la carrera se decidió en las estrategias en los boxes para el cambio de neumáticos y también por el VSC (Virtual Safety Car). Aunque el verdadero inconveniente para las escuderías es que nunca antes ningún coche había recogido allí datos telemétrícos y, además, había una curva que no se parecía a ninguna del campeonato, la conocida como «La Monumental».

Un ala del revés

Un avión comercial, que pesa muchísimo más que un monoplaza de Formula 1, despega a una velocidad de entre 200 y 300 km/h. Entonces, ¿por qué los coches de Formula 1 no salen volando cuando van a más de 300 km/h? Para responder a esa pregunta hay que tener en cuenta el principio de acción-reacción o tercera ley de Newton.

Un avión vuela porque sus alas desvían aire hacia abajo y, por reacción, el aire empuja el ala hacia arriba haciendo que se sustente en el aire. Un Formula 1 hace exactamente lo contrario ya que sus equivalentes a las alas del avión, los alerones tanto delanteros como traseros, están montadas al revés con respecto a las alas de un avión. Esto hace que el coche desvíe el aire hacia arriba y el propio alerón empuje el coche hacia el suelo. A esto se le llama carga aerodinámica.

La ecuación que explica la carga aerodinámica en la Formula 1

La carga aerodinámica de un Formula 1 se calcula de la siguiente manera:

donde cada elemento se corresponde con lo siguiente:

• Carga: carga aerodinámica vertical total expresada en kg.
• ρ: densidad del aire, que varía según la presión atmosférica y la temperatura ambiente. Se mide en kg/m³.
• v: velocidad del monoplaza respecto al aire o, dicho de otra forma, la velocidad a la que incide el viento. Se mide en m/s.
• S: superficie de referencia del vehículo proyectado en planta. Se mide en m².
• C_Z: coeficiente de carga vertical o rendimiento aerodinámico, que depende de la inclinación con la que estén los alerones del vehículo.
• g: aceleración de la gravedad, cuyo valor estándar es de 9,81 m/s².

Lo importante de la expresión es el cuadrado de la velocidad. Así, al triplicar la velocidad, la carga aerodinámica se multiplica por 9. Por ejemplo, a 100 km/h, el coche apenas nota la aerodinámica pero a 300 km/h, el coche está siendo aplastado contra el suelo con una fuerza equivalente a varias veces su peso.

Un apunte con respecto al reglamento anterior a 2026

Los monoplazas de Formula 1 de 2026 generan bastante menos carga que los de la generación anterior. Esto es porque el reglamento la recortó en torno a un 30 %. También redujo la resistencia al avance alrededor de un 55 %. El objetivo de esta decisión es que los coches puedan seguirse más de cerca.

Un apunte sobre las cargas aerodinámicas en la Formula 1

Durante años se repitió que un Formula 1 igualaba su propio peso en carga a partir de unos 150 km/h. Eso era cierto para los coches de 2022 a 2025 debido al efecto suelo a nivel del mar y con aire fresco. Con esas características, circulando a esa velocidad, la carga aerodinámica tenía un valor equivalente al peso del coche.

Pero en este escenario intervienen dos factores clave respecto a lo habitual:

1. El reglamento actual ha recortado la carga aerodinámica, un ajuste que por sí solo incrementa el umbral de velocidad más de un 20 %.
2. El aire de Madrid, debido a su altitud y temperatura, es un 12 % menos denso que a nivel del mar, lo que reduce todavía más la fuerza de compresión hacia abajo.

El punto de equilibrio en Madring

Debido a las condiciones ambientales de Madring y la nueva normativa de carga aerodinámica, el punto de equilibrio en Madring se situaba alrededor de unos 200 km/h tal y como refleja la siguiente tabla:

Velocidad	Carga equivalente extra	Equivalencia
100 km/h	≈210 kg	Un león
150 km/h	≈470 kg	Un oso pardo grande
200 km/h	≈840 kg	El propio monoplaza
250 km/h	≈1.320 kg	Un buey grande
300 km/h	≈1.900 kg	Cuatro osos pardos grandes
350 km/h	≈2.580 kg	Un hipopótamo grande

Con estos datos podemos ver cómo el monoplaza pesa más cuanto más rápido va. Incluso, a partir de unos 200 km/h, un Formula 1 genera más carga hacia abajo de lo que pesa.

Además, la velocidad punta de 350 km/h no genera la máxima carga aerodinámica ya que esa velocidad se alcanza en la recta principal con los alerones prácticamente paralelos al suelo. El pico real de carga aerodinámica se obtiene en las curvas rápidas. Por ejemplo, en un viraje tomado a 250 km/h con los alerones ofreciendo resistencia, el coche ya soporta una carga aerodinámica que supera los 1.320 kg.

La física en contra de la lógica

Como el agarre del monoplaza depende de la carga aerodinámica y esta depende de la velocidad al cuadrado, un Formula 1 agarra más cuanto más rápido va, algo que puede ir en contra de nuestra lógica. Es por eso que levantar el pie a mitad de una curva rápida es lo peor que puede hacer un piloto. De hacerlo, al reducir velocidad se reduce la carga aerodinámica y pierde agarre. Y eso en plena curva es sinónimo de salirte de la pista.

Eso fue lo que pudo ocurrirle a Arvin Lindblad en los entrenamientos libres de Madring, tal y como se muestra en este vídeo:

(Si no puedes ver el vídeo, haz clic aquí)

La posición de los alerones traseros en un monoplaza

La posición de los alerones en un Formula 1 no es fija. Cuando el monoplaza circula por una zona concreta del circuito llamada Activation Zone, el piloto puede activar en el volante el Active Aero. Si el piloto lo activa, los alerones delanteros y traseros se ponen en modo Straight Mode o «modo recta» para ofrecer menor resistencia al desplazamiento y alcanzar una mayor velocidad y perdiendo carga aerodinámica. Luego, al salir de esa zona, automáticamente los alerones vuelven a Corner Mode, que es el modo de carga aerodinámica para afrontar las curvas.

Los ángulos de los alerones cuando entran en Straigh Mode o cuando están en Corner Mode se programan y calibran exclusivamente durante los entrenamientos libres. Con el inicio de la clasificación entra en vigor el régimen de Parc Fermé, quedando prohibido modificar o reescribir los parámetros de la centralita.

¿Qué ocurre si, por ejemplo, llueve, hay aceite u otro elemento deslizante sobre la pista o, simplemente, la pista tiene baja adherencia? Esa zona se declara como Low Grip Activation Zone y cuando el piloto activa el Active Aero, el alerón delantero se posiciona en Straight Mode mientras que el trasero permanece en Corner Mode.

«La Monumental»

La curva 12 del Madring ha sido bautizada como «La Monumental» y quizás se haya convertido en la parte más emblemática del circuito. Tiene un trazado de 547,82 metros, describe unos 270º de arco y está peraltada al 24 %, lo que corresponde a 13,5º grados de inclinación. Esto la convierte en la curva más larga del calendario.

El efecto de la inclinación

En una curva plana, lo único que impide que el coche se salga de la pista es el rozamiento de los neumáticos contra el suelo. Sin embargo en una curva peraltada como La Monumental, todo cambia. La inclinación de la pista hace que la fuerza con la que el asfalto empuja al coche, que es perpendicular a la calzada, ya no es vertical sino que tiene una componente horizontal apuntando hacia el interior del giro. Esto implica que gran parte del trabajo para girar el coche lo hace la propia geometría de la pista y no las gomas de los neumáticos.

Las cuentas de La Monumental

Según estimaciones basadas en simulaciones de telemetría para el trazado, las velocidades promedio en La Monumental serían estas:

• Velocidad de entrada: 275 km/h.
• Velocidad mínima: 230 km/h.
• Velocidad media: 245 km/h.
• Velocidad de salida: 270 km/h.
• Velocidad punta: 305 km/h.

Entonces, para una velocidad media de 245 km/h y un radio de la curva ajustado a 116,25 m, podemos calcular la aceleración lateral:

Para hacernos una idea de la intensidad con la que se traza esa curva, tenemos que ver lo que sufre el coche. Entre el propio peso del monoplaza y la fuerza del aire empujándolo hacia abajo, el monoplaza se comprime contra el suelo con el equivalente a tener encima una masa de 2.150 kg. Además, en La Monumental, la fuerza centrífuga empuja el coche hacia el exterior con una violencia de 4,06 g, es decir, más de cuatro veces su masa tirando hacia fuera de la curva.

Para evitar que el monoplaza salga disparado contra el muro, los neumáticos deben ser capaces de generar un agarre lateral capaz de soportar una fuerza hacia el centro de 3.383 kilogramos, es decir, el resultado de aplicar ese factor de 4,06 a la masa total del monoplaza con el piloto y el combustible incluidos.

Los cálculos de Pirelli

Pirelli echó cuentas y matizó que el peralte de esa curva cambia el tipo de sufrimiento del neumático con respecto a una curva tradicional ya que deja de pedirle una resistencia al desplazamiento lateral y le pide que aguante ser aplastado.

La diferencia es que un neumático deslizándose de lado se calienta y se desgasta de una forma. Sin embargo, un neumático aplastado sufre en su estructura, en su carcasa y en su presión interna. Es por eso que Pirelli descartó de entrada los compuestos más blandos (C5) de su catálogo por precaución ante un eventual reventón y llevó a Madrid los compuestos C2 (duro), C3 (medio) y C4 (blando).

El punto de vista del piloto

Para un piloto de Formula 1, en una curva o frenada convencional de cualquier otro circuito, las fuerzas extremas llegan a 5 g en picos puntuales que apenas llegan a los 2 segundos. En La Monumental, el desafío es soportar unas fuerzas estimadas de 4,06 g sostenidas durante un intervalo que puede oscilar entre los 4,5 y los 6 segundos. James Vowles, jefe de Williams, reconoció que este nivel de exigencia continuada en el peralte les había sorprendido, admitiendo que no hay nada igual en el resto del calendario.

Además, se suma un factor visual ya que al final del peralte hay un brusco cambio de rasante que deja la curva momentáneamente ciega, obligando al piloto a trazar los últimos metros guiándose únicamente por las referencias espaciales mientras su campo de visión apunta directamente al cielo.

La adherencia de los neumáticos en la Formula 1

Todos hemos visto que los neumáticos de calle tienen dibujo y esos surcos sirven para evacuar el agua cuando llueve. Circulamos con ellos aunque no llueva porque no tenemos un equipo en boxes que nos cambie las ruedas cada vez que amenaza tormenta. Sin embargo, en seco, esos dibujos son un estorbo porque reducen la superficie de goma en contacto con el suelo. Y en un Formula 1 donde cada milésima cuenta, se eliminan de esos compuestos. Solo hay dibujo en los neumáticos de lluvia (letras laterales en verde) y en los de lluvia extrema (letras laterales en azul).

Hay que tener en cuenta otro factor crítico: la temperatura. El comportamiento de un neumático de competición es radicalmente distinto en frío que en caliente, hasta el punto de que a baja temperatura la goma apenas adhiere. Es por eso que en la vuelta de formación vemos a los pilotos hacer esos característicos zigzags para generar fricción y así calentar las gomas y forzarlas a ganar adherencia antes de iniciar la carrera. A partir de ahí, la propia conducción del piloto se encargará de mantenerlos en su ventana óptima de temperatura.

La función de las mantas térmicas

Para evitar que un neumático frío provoque un accidente nada más salir de boxes, los equipos utilizan unas fundas especiales conectadas a la red eléctrica conocidas como mantas térmicas o tire blankets. Estas fundas envuelven las ruedas antes de ser instaladas en el monoplaza. Así, la goma se precalienta como máximo a 70 ºC según la normativa vigente del campeonato. Aun con esta ayuda previa, salir de boxes con los neumáticos a 70 ºC no es suficiente para competir. Esto es porque la ventana de temperaturas óptima de funcionamiento de un neumático de Formula 1 está entre los 100 ºC y los 130 ºC.

Pero hay que tener cuidado. Cuando el monoplaza se lanza a la pista a altas velocidades, la fricción contra el asfalto, las frenadas y la carga aerodinámica disparan la temperatura tanto interna como superficial de los compuestos. Si la temperatura baja de los 100 ºC, el neumático pierde agarre. Pero si se superan los 130 ºC, la goma empieza a sufrir el overheating o sobrecalentamiento, perdiendo propiedades, ampollándose y degradándose de forma acelerada. De ahí que los ingenieros vigilen constantemente la temperatura de los neumáticos en las pantallas de telemetría.

La física del rozamiento de los neumáticos de Formula 1

En física elemental, el rozamiento tiene un valor como máximo de 1,0. Pero un neumático de Formula 1 no se estudia mediante la física fundamental sino mediante la física de materiales. Estamos hablando de un coeficiente de rozamiento cuyos valores oscilan entre 1,5 y 2,0 y dependen del área de contacto, mientras que el física elemental, el área no entra en la ecuación. Todo esto con respecto a la física clásica es porque la goma de un neumático de Formula 1 no es un sólido rígido, sino un material viscoelástico donde el agarre le viene de dos sitios:

• Adhesión. A escala molecular, la goma caliente y blanda se pega al asfalto, literalmente. En el proceso de rodaje se forman y se rompen enlaces microscópicos miles de veces por segundo.
• Histéresis. El asfalto no es liso sino que a escala milimétrica está formado por picos y valles. Ante esa superficie rugosa, la goma blanda se deforma para envolverlos, y al deformarse y recuperarse disipa energía. Esa energía perdida se convierte en una fuerza de agarre que se opone al deslizamiento.

Tanto la adhesión como la histéresis provoca que el neumático se degrade, además de por las temperaturas y estado del asfalto.

La degradación del neumático en la Formula 1

Cuando en televisión dicen que el monoplaza se está quedando sin gomas, está sucediendo como mínimo alguno de estos mecanismos:

• Desgaste mecánico. La goma se desprende progresivamente en forma de virutas esféricas o marbles. Quedan fuera de la trazada y si un piloto pasa sobre ellas, pierde toda la adherencia y podría salirse de la pista.
• Degradación térmica. El compuesto se sobrecalienta y pierde propiedades de adherencia.
• Graining. El neumático está demasiado frío o desliza demasiado. En esta situación la superficie se desgarra en jirones debido a la violenta fricción con el asfalto. Estos jirones no se desprenden del todo inmediatamente, sino que permanecen formando una especie de pequeños rollos o bolitas de goma pegados a la banda de rodadura, los cuales actúan como una capa irregular que impide que el neumático pise el asfalto de forma uniforme, reduciendo el agarre.
• Blistering. El interior del neumático se sobrecalienta antes que la superficie y la goma se despega mostrando burbujas en la banda de rodadura.

En Madring, lo que ocurrió principalmente fue el graining, impulsado por las características de un asfalto nuevo y abrasivo que dificultaba calentar la goma de forma homogénea. Esto afecto especialmente al neumático delantero izquierdo debido a la gran exigencia de apoyo en las curvas rápidas y peraltadas.

El desgaste en el lado izquierdo

Las previsiones de Pirelli fallaron en Madring pero, por suerte, para bien. La compañía que suministra los neumáticos pronosticó una carrera a dos paradas y un gran desgaste en neumáticos izquierdos. Pero lo que se vio realmente es que se tuvieron tandas de más de 45 vueltas con el neumático C2. Vimos que Leclerc pudo haber terminado la carrera con un solo juego de neumáticos. Sin embargo, por normativa tuvo que hacer una parada y cambiar el tipo de neumáticos, perdiendo así la primera posición. Fallo de estrategia.

En Madring se vio que, efectivamente, los neumáticos se degradaron pero no cayó el rendimiento del neumático tanto como se esperaba. Apareció graining, pero no fue letal para las gomas.

Un apunte sobre la evolución de la pista

Los coches van dejando goma pegada al asfalto que va rellenando las microrrugosidades de la pista, creando un nuevo tipo de superficie que se incrementa con cada vuelta que pasa. Esto es favorable ya que la adhesión goma-goma es más eficiente que la goma-asfalto, lo que provocó que la pista se hiciese varios segundos más rápida entre el viernes y el domingo.

Ademas, recordemos, antes de la carrera de Formula 1 hubo entrenamientos libres de Formula 3, Formula 2 y Formula 1, clasificaciones de Formula 3, Formula 2 y Formula 1, y carreras de Formula 3 y Formula 2. Todo ello puso goma en la pista y favoreció la adherencia en pista sobre todo de la última carrera, la de Formula 1.

El conjunto aerodinámico de un Formula 1

La aerodinámica de un Formula 1 no se reduce a los alerones. El propio monoplaza conforma un sistema aerodinámico desde el morro hasta la zaga, donde cada subsistema prepara el aire para el siguiente.

El alerón delantero

El alerón delantero genera carga aerodinámica cuando está en Corner Mode, pero su función principal es otra. Su tarea es organizar el flujo de aire para que el resto del monoplaza lo gestione eficazmente.

El flujo de aire que sale de estos dos alerones trata de evitar los neumáticos. Esto es clave porque en carrera las gomas giran y tienden a llevar el aire al suelo. Si eso sucede, el aire se introduce entre las ruedas y el asfalto y se perdería muchísima adherencia. Por eso, estos alerones dirigen el flujo de aire hacia afuera y hacia arriba.

El fondo plano de un Formula 1

Más de la mitad de la carga de un Formula 1 moderno la produce la parte baja del monoplaza, llamada «fondo plano». Está situado a muy poca distancia del suelo, entre 30 y 50 mm dependiendo de los reglajes.

Venturi y Bernoulli entran en juego

El fondo plano está esculpido con dos canales que funcionan como tubos de Venturi, es decir, conductos que primero se estrechan y luego se ensanchan. De esta forma, cuando el aire que entra entre el suelo del coche y el asfalto se ve obligado a pasar por ese estrechamiento, acelera de golpe del mismo modo que el agua de una manguera acelera si pones el dedo en la boquilla.

Al acelerar el flujo de aire, entra en juego el principio de Bernoulli, que hace que cuanto más rápido se mueve un gas o un líquido, menor es su presión. Entonces, al caer la presión debajo del monoplaza, se crea un vacío que succiona el coche contra la pista, pegándolo al asfalto más fuertemente cuanta más velocidad haya.

Aquí, cada escudería diseña su propio fondo plano y es uno de los secretos mejor guardados en la Formula 1.

Efecto porpoising

La importancia del fondo plano está en que genera mucha carga aerodinámica sin oponer resistencia al avance del vehículo. Sin embargo, hay que saber gestionarlo correctamente ya que su eficacia depende de la distancia al asfalto.

Si el coche va muy rápido, el coche baja demasiado y el flujo se bloquea, provocando que la carga aerodinámica desaparezca en gran medida. Entonces, el fondo plano deja de succionar y se eleva, volviendo a entrar en funcionamiento y volviendo a bajar. Ese bucle de subida y bajada varias veces por segundo es el porpoising y provocó grandes dolores de cabeza en los diseños anteriores de las escuderías. Ahora, con el reglamento vigente, se ha recortado deliberadamente el efecto porpoising gracias a difusores menos agresivos para hacer monoplazas más manejables y menos dependientes de la altura del fondo plano.

El alerón trasero

El alerón trasero es el encargado de aportar carga aerodinámica sobre el eje motriz y equilibra el coche. También aporta la mayor fuente de resistencia al avance. Bajo el alerón, el ala biga o beam wing trabaja en conjunto con el difusor que sale del fondo plano. Juntos ayudan a extraer el aire de debajo del coche potenciando la eficacia del fondo plano.

Compensar la ausencia del DRS

El DRS ha desaparecido y en su lugar, los coches de 2026 tienen el Active Aero del que ya se ha hablado. En Madring hubo dos zonas habilitadas donde activar el Straight Mode. Una era la recta principal y la otra estaba situada entre las curvas 3 y 4.

Como el Straight Mode lo puede habilitar cualquier piloto independientemente de que estés cerca o no del monoplaza que precede, el reglamento necesitaba otro método para favorecer los adelantamientos. Ese mecanismo se encuentra en la parte eléctrica y se llama Manual Override. Por defecto, la potencia eléctrica empieza a decaer a partir de 290 km/h y se anula hacia los 355 km/h. El coche perseguidor puede activar el Manual Override si se encuentra a menos de 1,0 s del coche precedente y mantener los 350 kW del motor eléctrico hasta los, aproximadamente 337 km/h en Madring, con 500 kJ extra de energía. Es un empujón, aunque en Madrid los adelantamientos fueron escasos incluso para el coche más rápido, el McLaren de Norris, que no encontró la forma de pasar al Red Bull de Verstappen.

El espectáculo de las frenadas en la Formula 1

Una aceleración que te lleva de 0 a 100 km/h en poco más de 2 segundos debe impresionar. Sin embargo, una frenada que te haga pasar de 300 km/h a 100 km/h en menos de 2 segundos, además de impresionar, resulta violento para el cuerpo. Esas frenadas son típicas en los circuitos de Formula 1 y el piloto llega a experimentar fuerzas de 5 g contra los cinturones de seguridad.

Esas frenadas son posibles, de nuevo, por la carga aerodinámica. A 300 km/h los neumáticos están siendo prensados con una fuerza equivalente a dos toneladas sobre cada uno de ellos. Conforme el coche reduce velocidad, la carga va desapareciendo exponencialmente y el piloto tiene que ir soltando el pedal de freno de tal forma que:

• Si suelta el pedal de freno demasiado rápido, puede alcanzar en curva una velocidad más alta de lo que puede soportar el rozamiento de los neumáticos para mantenerlo en pista y salirse.
• Si suelta el pedal demasiado lento, puede bloquear las ruedas, perder tiempo y provocar los conocidos como «planos» en la banda de rodadura degradando el neumático.

Esa liberación controlada del pedal de freno se llama Brake Release, y es algo que marca la diferencia entre un buen piloto y un piloto excepcional.

Los discos de freno

Los discos de freno y la pinza que se cierra sobre ellos son los encargados de frenar el coche. Son de carbono y trabajan mejor a una temperatura de entre 400 ºC y 1.000 ºC. Una particularidad con respecto a los discos de un coche convencional es que están perforados por más de mil orificios de ventilación y llegan a ponerse incandescentes en las frenadas fuertes. Alcanzan tales temperaturas que necesitan refrigerarse con aire canalizado.

Sin ayuda en el pedal de freno

El reglamento actual prohíbe cualquier ayuda mecánica en la frenada por lo que toda la fuerza debe proceder de la pierna del piloto, que ejerce una fuerza sobre el pedal que puede llegar a los 180 kg en las frenadas más exigentes.

Por ejemplo, en una deceleración de 5 g, la pierna del piloto, que de por sí puede tener una masa de unos 20 kg, con esa fuerza de frenada, solo la pierna ya tendría una masa equivalente a 100 kg. Ese peso extra cae directamente sobre el pedal generando una fuerza extra sobre el pedal. Ahí está la clave de un buen control del Brake Release ya que liberar el freno no solo depende de la fuerza que ejerza el piloto sobre el pedal, sino de la fuerza extra que ejerce el cuerpo del piloto sobre el freno por la acción de decelerar.

El freno brake-by-wire

En el tren trasero, el freno no es puramente mecánico sino que es del tipo brake-by-wire. Esto quiere decir que cuando el piloto pisa el pedal, la centralita decide qué parte de la deceleración la lleva a cabo la pinza de freno y cuál el motor eléctrico. Así, parte de la energía generada durante el frenado se almacena para alimentar el sistema híbrido y reutilizarse en las aceleraciones del monoplaza.

Cuánta energía hay en una frenada

Un monoplaza de Formula 1 de unos 840 kg a 320 km/h, es decir, 88,9 m/s lleva encima una energía cinética que se mide en megajulios (MJ) y se puede calcular de la siguiente manera:

Al frenar y reducir la velocidad hasta los 80 km/h, de esos 3,3 MJ le quedan apenas 0,32 MJ. Esto indica que hay que deshacerse de 3,1 MJ en poco más de 1,5 segundos, equivalente a una potencia de disipación de unos 2 MW que, en datos, es la potencia equivalente de un pequeño bloque de viviendas concentrada en cuatro discos de freno del tamaño de un plato.

El MGU-K para transformar deceleración en electricidad

Aquí es donde entra en juego el MGU-K (Motor Generator Unit – Kinetic), el motor eléctrico del sistema híbrido conectado a la transmisión que actúa como generador durante las deceleraciones. Este sistema transforma la energía cinética en electricidad. Sin embargo, por normativa y limitaciones técnicas, el MGU-K puede absorber como mucho 350 kW de esos 2 MW totales.

Entonces, incluso con la normativa de 2026, el motor eléctrico solo es capaz de recuperar del orden del 15 % al 20 % de la energía desatada en una frenada fuerte. El resto se disipa en forma de calor, un calor abrasador que hace que los discos de freno se pongan literalmente al rojo vivo.

El piloto de Formula 1 como pieza mecánica

Un piloto de Formula 1 soporta durante la carrera, de forma repetida:

• Hasta 5 g contra los cinturones en frenadas.
• Entre 4 y 5 g contra los laterales en las curvas rápidas.
• Hasta 2 g acelerando hacia atrás contra el asiento.
• Picos verticales en los cambios de rasante, como los del tramo de Valdebebas.

Para entenderlo, pongamos un simil real tomando como base el cuello del piloto. Hay que tener en cuenta que la cabeza de un adulto pesa unos 5 kg, a lo que hay que sumarle 2 kg por el casco. En total, 7 kg en reposo. Con una aceleración de 5 g, el peso equivalente de la cabeza pasa a ser de 35 kg y el cuello tiene que sostenerla en una postura correcta.

Pero no solo es la cabeza lo que pesa cinco veces más. Todo el cuerpo multiplica su peso por cinco. Las vísceras también, y se mueven en el cuerpo según el sentido de la fuerza. También la sangre se redistribuye y los pilotos han descrito cómo gotas de sudor se despegan de la piel y salen proyectadas al interior de la visera.

La contracción muscular

Por eso La Monumental generó tanta controversia porque un pico de 5 g que dura unas décimas de segundo se aguanta contrayendo la musculatura de golpe. Pero esa curva que se traza en un tiempo de entre 4,0 y 6,0 segundos con fuerzas de 4 g, hay que aguantarlos sin relajar los músculos durante 57 veces, una vez por cada vuelta de la carrera.

La vista

Hay un detalle que se ha mencionado poco y es que el circuito de Madring pasa por dos pequeños túneles. Sucede lo siguiente:

• Entras a un túnel a 250 km/h y de repente no ves nada debido a la ausencia repentina de luminosidad. Las pupilas comienzan a dilatarse para adaptarse a la sensación de oscuridad.
• Antes de que tus pupilas se hayan adaptado completamente, vuelves a la claridad por haber salido del túnel. Por lo tanto, ahora lo ves todo blanco hasta que las pupilas vuelvan a reducir su tamaño.

Esto supone que desde la entrada a cada túnel y hasta algo después de la salida, estás a ciegas. Debes de conducir «de memoria», y con un circuito con los muros tan cerca en ese tramo, tienes que tener muy claro en qué punto de la trazada te encuentras.

El calor

En el momento del inicio de la carrera el domingo 13 de septiembre a las 15:00 h, la temperatura del asfalto era de 53 ºC y la del aire de más de 30 ºC. Dentro del cockpit, entre el motor, la batería, los frenos y el sol directo, se pueden llegar a alcanzar con facilidad los 50 ºC. Además, el piloto va vestido como para superar un incendio con un mono ignífugo de Nomex de varias capas, ropa interior ignífuga, guantes, botas y sotocasco y casco. Así, la temperatura corporal del piloto puede llegar a superar los 39 ºC en algunos momentos.

Con estos datos, tras algo más de hora y media de carrera (*), esta tabla muestra cifras típicas de un gran premio caluroso como fue el de Madring. Por supuesto, depende mucho del piloto, el coche y el circuito, pero estos datos resultan muy significativos:

Variable	Valor y características
Pulsaciones medias	160 – 180 ppm
Pico de pulsaciones	190 – 200 ppm
Temperatura corporal interna	Hasta 39 ºC, pudiendo superarlos momentáneamente
Pérdida de peso en carrera	3 – 4 kg
Bebida disponible	< 1 litro a temperatura ambiente

(*)El vencedor, Kimi Antonelli, tardó 1h 34m 23s en completar las 57 vueltas del circuito.

La pérdida de peso

Los tres o cuatro kilos que pierde un piloto de Formula 1 en una carrera son agua en su mayor parte y apenas pierde grasa. Mayoritariamente es sudor y se recupera bebiendo. El detalle de esto es que una deshidratación del 2 % de peso corporal degrada de forma medible la capacidad de concentración, el tiempo de reacción y la toma de decisiones. Por eso, un piloto deshidratado no solo está cansado, sino que tarda más en frenar, y esas décimas de más implican varios metros de recorrido, y es la diferencia entre tener un accidente o evitarlo.

Astronautas al volante

No se puede comparar el empuje de un cohete con el de un motor de Formula 1. Como dato, un cohete SLS del programa Artemis genera un empuje capaz de levantar un edificio. Sin embargo, un Formula 1 queda muy lejos de eso. Pero hay una pregunta distinta que sí que tiene sentido: ¿qué le pasa al cuerpo humano sentado dentro de cada una de esas máquinas?

Astronautas vs Pilotos de Formula 1

La siguiente tabla muestra las fuerzas g soportadas tanto por tripulación como por pilotos:

Evento	Fuerza experimentada	Duración
Despegue del SLS	≈ 4 g	Del orden de minutos y en aumento
Despegue del transbordador espacial	≈ 3 g	Del orden de minutos y en aumento
Despegue de un Soyuz	≈ 4 g	Del orden de minutos y en aumento
Despegue de un Falcon 9	3 – 4,5 g	Del orden de minutos y en aumento
Reentrada de una Soyuz	4 – 6 g	Varios minutos
Reentrada de emergencia de una Soyuz	> 8 g	Varios minutos
Reentrada nominal de una Crew Dragon	4 – 5 g	Varios minutos
Reentrada de la cápsula Orion	≈ 3,6 g	≈ 13 minutos
Impacto de amerizaje de las cápsulas Apolo	6 – 8 g	Instantáneo
Frenada de un Formula 1	Hasta 5 g	1 – 2 segundos
Curva «La Monumental»	≈ 4,2 g	≈ 4,5 segundos

Puede que estos números sean sorprendentes ya que los números se parecen más de lo esperado en cuanto a la fuerza. Sin embargo, difieren mucho en la duración. Por ejemplo, una frenada fuerte de un Formula 1 puede provocar hasta 5 g pero durante un par de segundos. Esos valores de fuerza se experimentan en la reentrada de una Soyuz pero durante varios minutos.

La posición del piloto y del astronauta

El secreto para soportar las fuerzas g está en el sentido en el que se manifiesta la fuerza:

• G_z. Sentido: de la cabeza a los pies. Es la más peligrosa de todas porque la sangre tiende a acumularse en las piernas. El corazón tiene que bombear «cuesta arriba» para llegar a la cabeza. La mayoría de la gente pierde el conocimiento al soportar entre 4 y 6 g durante unos pocos segundos.
• G_x. Sentido: de pecho a espalda. Es, con diferencia, la más tolerable. En este caso, el corazón y el cerebro quedan al mismo nivel así que la sangre no tiene mayor problema para llegar a la cabeza. En esta orientación el cuerpo aguanta de forma consciente cargas de incluso más de 10 g de manera sostenida.
• G_y. Sentido: de lado a lado. Es la menos estudiada de las tres y la que peor encaja con cualquier asiento. Castiga sobre todo el cuello.

Por ese motivo, los astronautas van con el torso perpendicular a la dirección de despegue. Así, las fuerzas que soportan son las de tipo G_x y no llegan a los umbrales límite como para desmayarse por falta de riego cerebral.

Los asientos de monoplazas de Formula 1

En el caso de un piloto de Formula 1 no se da esa situación. El piloto va sentado, semirreclinado pero mucho más erguido que un astronauta, y sobre todo la dirección de la fuerza le cambia constantemente:

• Recibe G_x cada vez que frena o acelera y se neutraliza con el asiento y los cinturones de seguridad.
• Cuando traza una curva recibe G_y donde ningún asiento logra neutralizar del todo las fuerzas.

En La Monumental, con 4 g sostenidos durante cuatro segundos y medio, esa fuerza G_y lateral no tiene nada que la haga más llevadera. Solo hay una solución que es tener el cuello entrenado como el de un halterófilo. Así, el músculo en el caso del piloto hace el trabajo que el asiento en el caso del astronauta.

Préstamos entre Formula 1 y astronáutica

Dada la distinta forma de a cómo un piloto y un astronauta soportan las fuerzas g, parece que son dos mundos separados. Sin embargo, hay cruce de tecnología en ambos sentidos.

El monocasco del monoplaza y el halo

El primer préstamo de la astronáutica a la Formula 1 en relación con la seguridad comenzó con el monocasco de fibra de carbono. En 1981, el McLaren MP4/1 lo incluyó de la mano de Hercules Aerospace, una empresa que fabricaba piezas para cohetes.

La prueba de fuego llegó ese mismo año en el Gran Premio de Italia, en Monza. Allí, el piloto John Watson perdió el control de su monoplaza a la salida de la segunda Lesmo. Iba a unos 225 km/h y el coche, literalmente, se partió en dos al impactar contra el muro. El motor y la caja de cambios se arrancaron del chasis. Sin embargo, el monocasco se mantuvo intacto y Watson salió caminando por su propio pie.

Los frenos y la disipación del calor

Hay un caso más reciente y está en los conductos de freno de un Formula 1 moderno. Zonas concretas del coche se construyen en capas muy estudiadas: lámina de oro, aerogel de sílice y fibra de carbono, en ese orden.

El oro está ahí porque es uno de los mejores reflectores de radiación infrarroja que existen. De hecho, la NASA lleva décadas forrando de oro los componentes de sus naves para protegerlos del calor solar. Por esa misma razón física, los espejos del telescopio espacial James Webb están recubiertos de oro.

El aerogel, por su parte, es como aire sólido y la NASA lo desarrolló en los años noventa junto con Aspen Aerogels para aislar los tanques criogénicos del Transbordador Espacial. Ahí, el hidrógeno lograba mantenerse a -253 ºC. De esta forma, el oro controla el calor que llega por radiación desde los frenos y el aerogel frena el que intentaría colarse por conducción. Es una tecnología pensada para proteger una nave del calor del sol y del frío del espacio, trabajando ahora para que el calor de un disco de freno al rojo no llegue al sistema de suspensión.

El mono ignífugo

El Nomex, la fibra que hoy protege a todos los pilotos, lo desarrolló DuPont a principios de los años sesenta y la NASA ya lo usaba en los trajes de cabina del programa Apolo. En 1967, el astronauta del Apolo 12 Pete Conrad, que además era piloto aficionado, se lo recomendó a Bill Simpson, un fabricante de equipamiento de seguridad para carreras después de haber visto cómo la NASA trabajaba con ese material.

De ahí saltó al automovilismo. Los primeros monos con esas características, como los de Niki Lauda, llegaron a coser hasta cinco capas de Nomex y pesaban casi 2 kg. El mono actual, homologado bajo la norma FIA 8856-2018, pesa en torno a 1,5 kg con solo tres capas. Lo fundamental es que debe proteger al piloto de llamas de entre 600 y 800 ºC durante 11 o 12 segundos, que es el margen que se considera necesario para una extracción segura del piloto.

La biometría y la telemetría

Cuando la NASA empezó a monitorizar en tiempo real las constantes vitales de los astronautas del programa Mercury, tuvo que inventar sistemas de biometría médica que no existían. Para ello trabajó con empresas de ingeniería como Spacelabs Healthcare y Mennen Medical. Esas mismas compañías, con el conocimiento ganado en el programa espacial, acabaron construyendo los sistemas de monitorización multipaciente que hoy son estándar en cualquier hospital y que los pilotos de Formula 1 llevan encima.

La telemetría de la propia Formula 1 llegó a mediados de los años setenta cuando el equipo Tyrrell contrató al físico Karl Kempf para instrumentar sus coches con sensores. Es cierto que no hay relación directa con el programa espacial. Pero es cierto que ambas ramas beben del mismo sitio, que es la telemetría por radio que el propio padre de la cohetería moderna, Robert Goddard, empezó a usar en sus cohetes experimentales en los años veinte del siglo pasado.

De la Formula 1 a la aeronáutica

Un caso bien documentado de tecnología de Formula 1 que pasó a la aviación es el control en tiempo real. McLaren Applied adaptó el software con el que su muro de boxes procesa miles de datos por segundo para ayudar a NATS, el proveedor británico de control de tráfico aéreo, a gestionar los movimientos de aviones en el aeropuerto británico de Heathrow. Por lo tanto, la misma lógica que decide en milisegundos cuándo un coche entra en boxes es la que decide el momento exacto en el que un avión debe aterrizar, rodar o liberar la pista en uno de los aeropuertos más saturados del mundo.

De la Formula 1 a Marte

Los mismos ingenieros de composites de McLaren que perfeccionaron la fibra de carbono, construyeron después el caparazón protector de la sonda británica Beagle 2 que viajó a Marte en 2003. Consistía en una serie de capas de carbono intercaladas con una estructura de aluminio y fibra de vidrio en panal de abeja. Este conjunto ofrecía ligereza para el viaje espacial con una rigidez apta para proteger los delicados instrumentos del interior de la sonda, además del aislamiento térmico necesario para sobrevivir al frío marciano.

Cinco cosas que no suelen contarse

El agarre mecánico en la Formula 1

Hemos hablado mucho de aerodinámica pero hay que tener en cuenta otro aspecto. En las curvas lentas, como por ejemplo las del Búnker de Madring, el aire apenas ejerce carga aerodinámica porque el monoplaza se desplaza a unos 80 km/h. Para trazarla correctamente entra en juego el agarre mecánico, que depende de la suspensión, de las barras estabilizadoras y de cómo se transfiere el peso entre ruedas.

Por ejemplo, un reglaje muy duro es perfecto para mantener la plataforma estable en las curvas rápidas y en el peralte, pero castiga en las lentas y sobre los pianos. Un circuito como el Madring, que mezcla las dos cosas de forma extrema, obliga a un compromiso que hace que no se adapte por completo a ninguna de las dos. Si el equipo obtiene un reglaje adaptado a esas condiciones, será superior.

El monoplaza pesa menos conforme avanza la carrera

Un Formula 1 sale con unos 70 kg de combustible y llega prácticamente vacío. Como regla aproximada, cada 10 kg de más cuesta unas tres décimas por vuelta. Eso significa que el mismo coche, con el mismo piloto y los mismos neumáticos, es unos dos segundos por vuelta más rápido al final de la carrera que al principio. Por supuesto, también entra en juego el estado de los neumáticos. Por eso, toda comparación de tiempos entre pilotos que han parado en vueltas distintas tienen que contar con eso y por ese motivo las estrategias se calculan en simulaciones.

Los tiempos de la parada en boxes

Las cuatro ruedas de un monoplaza de Formula 1 se cambian en el box en apenas dos segundos. Esto implica el uso de pistolas neumáticas que aplican del orden de miles de newtons/metro de par y unas tuercas diseñadas para apretarse en una fracción de vuelta. Para todo ello interviene un numeroso equipo:

• 12 personas del equipo de neumáticos: el que acciona la pistola, el que quita la rueda y el que la pone, todo esto para cada una de las cuatro gomas.
• 2 operadores de los gatos: levantan el coche por el morro y por la zaga.
• 2 estabilizadores: agarran el coche por los laterales para evitar que oscile o se desplace hacia los lados en el cambio de neumáticos.
• 1 coordinador de equipo que da la orden visual mediante el semáforo automatizado para que el piloto pueda empezar a acelerar.
• 1 supervisor de salida para validar que todo es seguro.

En total, 18 personas para cambiar neumáticos a las que pueden sumarse entre 2 y 4 más si además del cambio de neumáticos hay que ajustar los alerones o cambiar alguna pieza del monoplaza.

El tiempo perdido en boxes

Parar en boxes implica perder tiempo ya que en la recta de boxes la velocidad está limitada entre 60 y 80 km/h dependiendo del circuito, más el tiempo de parada en box. Hay que simular perfectamente cuál es el tiempo perdido con respecto a quedarse en pista y en Madring, ese dato era desconocido por tratarse de un circuito nuevo. Ahora sabemos que ese tiempo perdido o pit loss es de aproximadamente 25 segundos en el circuito madrileño.

El desenlace de Madring relacionado con la parada en boxes

En Madring hubo un tramo de carrera en la que Norris rodaba segundo pero tenía la estrategia a su favor porque sabía que Leclerc estaba obligado por normativa a hacer una parada para cambiar neumáticos y estaba lo suficientemente cerca que por el pit loss de Leclerc, Norris lo adelantaría. Esto le entregaba el liderato virtual a Norris, hasta que el VSC provocado por el abandono de Stroll alteró por completo el desenlace de la carrera.

Las condiciones eran que en el momento de declarar el VSC, Norris acababa de pasar por la línea que habilita el acceso al pit lane y pasó de largo. Pero Antonelli, Verstappen y Russell pudieron entrar porque aún no habían llegado a ese punto. En el caso de Norris, tuvo que dar toda la vuelta para poder entrar. Con esto, su ventaja de aproximadamente 6 segundos sobre Antonelli se esfumó y el italiano se hizo con la victoria, quedando Verstappen en segunda posición y Norris cerrando el podio, llegando Leclerc en cuarta posición.

La gestión de la energía como parte de la seguridad en la Formula 1

A nivel de balance de fuerzas desde el punto de vista de la física, un accidente es un problema de disipación de energía cinética. En este caso conviene saber que la energía cinética crece con el cuadrado de la velocidad:

Es decir, duplicar la velocidad implica que la energía cinética a absorber se cuadriplica. Para evitar la mayor cantidad de años posible, la estrategia es alargar el tiempo de choque para que la energía tenga más tiempo para disiparse. De esa disipación se encargan las barreras TecPro y las estructuras deformables del monoplaza unido a la estructura no deformable del monocasco del que ya hemos hablado.

Esto tuvo especial importancia en Madring, cuyo margen de error es mínimo debido a la proximidad de los muros. En el caso de los tres accidentes de los entrenamientos que afectaron a Lindblad, Hamilton y Bearman, los tres salieron por su propio pie de sus monoplazas.

El rebufo

Cuando un monoplaza se desplaza por la pista, deja tras de sí una zona de menor presión y menor velocidad relativa. Por esto, el coche que le sigue, encuentra menos resistencia al avance y corre más con la misma potencia. Este es el único fenómeno aerodinámico que ayuda al perseguidor, pero en las curvas rápidas resulta un inconveniente porque el que va detrás obtiene una carga aerodinámica menor, lo que hace que pierda agarre y el monoplaza pueda salirse de la pista.

Lo que quedó demostrado en Madrid

El estreno del Madring terminó siendo bastante más tranquilo de lo previsto. Se esperaban banderas rojas y no hubo ninguna en carrera. Se intuía una gran degradación y hubo tandas de más de 45 vueltas con los mismos neumáticos. Todo apuntaba al caos y hubo una carrera limpia, decidida por el instante en que el monoplaza de Lance Stroll abandonó por un problema en los frenos.

Los equipos llegaron con simulaciones muy dispares. Pirelli reveló que algunos equipos esperaban tener que levantar el pie en La Monumental mientras que otros esperaban hacerla a fondo. El viernes, con los primeros libres, se fueron tomando parámetros reales del circuito, los fueron afinando a lo largo de ese día y también con los libres del sábado. Todo lo aprendido por cada equipo, se ejecutó el domingo.

Por muchos parámetros modificados con respecto a otros circuitos, los principios físicos y biológicos fueron los de siempre:

• Un ala del revés para que el monoplaza no salga volando.
• Goma caliente para mejorar la adherencia entre los neumáticos y la pista.
• Llevar energía de un sitio a otro.
• Un cuerpo humano sometido a condiciones extremas.

Al fin y al cabo, lo que hace un equipo de Formula 1 es leer los datos y jugar con la física para lograr el mejor resultado posible. Aunque en estos casos un buen resultado y uno malo suelen estar separados por algunas milésimas de segundo.

Para terminar, un dato sorprendente de la Formula 1

Como se ha mencionado en el apartado anterior, los alerones de un Formula 1 son como alas puestas del revés para que, en lugar de despegar, hagan que el monoplaza se adhiera al suelo. En concreto, se ha dicho que un Formula 1 cuando circula a partir de unos 200 km/h, genera una carga aerodinámica mayor que el peso del propio coche.

De esto se deduce algo sorprendente. Imagina que el monoplaza circula por ejemplo a 300 km/h en una recta y de repente encuentra medio loop y la pista se pone «cabeza abajo». En este caso, los alerones estarían dispuestos con respecto al suelo como las alas de un avión y el coche tendería a ascender.

Como la carga aerodinámica es mayor que el peso del monoplaza, el coche circularía por el techo sin caerse, perfectamente adherido. Es cierto que es una imagen utópica pero físicamente correcta. Eso sí, nadie ha construido ese circuito y pone de manifiesto que la fuerza que pega el coche a la superficie no es solo su peso, sino la fuerza que el aire ejerce cuando circula a través del monoplaza de Formula 1.

Referencias

• Why Madrid’s La Monumental Corner lives up to bits name. Formula1.com. (Ver).
• What we Learned from F1’s first visit to Madring. Formula1.com (Ver).
• 2026 regulaciones explained. All you need to know about F1’s new aerodynamics. Formula1.com (Ver).
• Madring (Ver).
• McLaren’s greatest myths and legends. McLaren (Ver).
• Any Space in Formula 1? National Space Centre (Ver).