Fibra de Carbono: uno de los materiales más importantes de la F1

Hoy profundizamos en el mundo de los materiales compuestos usados en la categoría reina del motor. El 90% de un monoplaza actual está construido en algún tipo de material compuesto, principalmente en fibra de carbono. Desde el chasis hasta los alerones pasando por las suspensiones, el fondo plano, asiento, volante e incluso casco y HANS del propio piloto se construye en este material. Por lo tanto, vamos a contaros en profundidad qué es la fibra de carbono, como se produce, por qué se utiliza en F1 y cuales son sus ventajas e inconvenientes.

La fibra de carbono comenzó a usarse en la Fórmula 1 a comienzos de los años 80. John Barnard, diseñador de McLaren, comenzó a estudiar y a desarrollar el uso de la fibra de carbono en la concepción del monocasco de sus monoplazas tras comprobar las deficiencias de este tipo de construcciones de otros materiales livianos. como por ejemplo el aluminio, usado comúnmente en la época de los 70. Así fue como en 1981, el equipo Mclaren, tras muchos problemas para la obtención del material necesario, presentó su primer monoplaza construido principalmente en fibra de carbono, el MP4/1, gracias al apoyo de una compañia estadounidense llamada Hercules Aerospace.

Tal atrevimiento reveló el escepticismo de los equipos rivales, quienes lo tacharon de "plástico negro" e ironizaban si se podría desintegrar en caso de accidente, ya que se tenían en conocimiento las pruebas que había realizado Rolls Royce con este material en motores de sus aviones y que no habían resultado del todo satisfactorias, debido a que se rompían al chocar con las aves. Pero todas estas dudas fueron disipadas muy pronto, concretamente en el Gran Premio de Italia celebrado en Monza de ese mismo año, cuando John Watson, piloto de Mclaren, sufrió un tremendo accidente en la que, además de chocar contra las barreras a la salida de Lesmo 1, su coche sufrió una espectacular explosión. Muchas de las personas que estaban allí presentes pensaron que había muerto, pero el aún joven Watson no tardó en salir ileso de su coche. Acababa de convertirse en el primer piloto en ser salvado por las bondades de este material. "Si hubiera tenido este accidente en un habitáculo tradicional de aluminio, imagino que habría resultado herido porque el aluminio es mucho menos resistente que el carbono", afirmó entonces Watson. Así fue como McLaren empezó a tomar la delantera en este terreno, ya que su coche no sólo era el más ligero, sino que tambien era muy rápido, como confirmaron con la victoria del Gran Premio de Gran Bretaña de 1981.

¿QUÉ ES LA FIBRA DE CARBONO?

La fibra de carbono es un polímero no metálico entre tres y cinco veces más ligero que el acero y unas seis veces más resistente a la fatiga que éste. Al ser un material compuesto, necesita de otro material para 'completarse' y obtener los resultados deseados, ya que de manera individual no los podría alcanzar. Al hacer cualquier pieza de fibra de carbono, ésta se endurece gracias a la resina. La resina que se utiliza en F1 suele ser resina del tipo epoxy, de alta resistencia química y mecánica. La fibra de carbono es el material resultante de un muy complejo sistema de producción y elaboración, proceso al que le debe su altísimo precio. El carbono es un polímero parecido al grafito, y se obtiene despues de una reacción entre propano y amoníaco, con lo que se obtiene acrilonitrilo, el cual a su vez se transforma en poliacrilonitrilo despues de la polimerización. Una vez obtenido ese polímero (sustancia química de elevada masa molecular) se puede proceder al estiramiento de éste para obtener el eje de la fibra, tras lo cual se oxida a unos 300ºC, lo cual elimina el hidrógeno y agrega oxígeno a la molécula. Es en este proceso donde el polímero adquiere su color negro.

Despues de esto, necesita ser purificado por carbonización, lo que significa calentar el polímero a unos 2.500ºC en un entorno rico en nitrógeno que expulsa las impurezas hasta que el polímero contiene un 95-100% de carbono, en función de la calidad de la fibra. Para finalizar el proceso, sólo queda entrelazar las fibras en unas complejas máquinas tejedoras para conseguir el entrecruzado deseado y obtener el rollo con aspecto de 'tela' en fibra de carbono.

A esta 'tela' se le puede añadir la resina epoxy y crear la variante pre-impregnada, la cual ya viene preparada con su respectiva capa de resina lista para usarse. Ésta debe conservarse en cámaras frigoríficas a una temperatura constante de -18ºC y los operarios deben sacarla a temperatura ambiente unas horas antes de ser usada para que se descongele. Una vez descongelado, se colocan en máquinas automáticas de corte, donde se recortarán las plantillas para moldear las posteriores piezas. Cada rollo de fibra de carbono pre-impregnada suele ser de 50 metros de largo por metro y medio de ancho. Si tenemos en cuenta que un metro cuadrado de fibra de carbono pre-impregnada suele costar entre los 100 y los 150 euros, cada rollo puede llegar a costar unos 6.000 euros o más.