Deportes de motor: victoria incontestable de los materiales compuestos

El carbono y la resina zarpan rumbo a la victoria...

El Vendée Globe, una regata que consiste en dar la vuelta al mundo a vela en solitario, se encuentra en pleno apogeo. Desde que se disputó la primera edición a finales de los años ochenta, hasta ahora, el tiempo que el ganador pasa en el mar ha descendido en picado, pasando... ¡de 109 a 74 días! A pesar de que los navegantes están ahora mejor preparados que nunca, esto no bastaría para explicar la gran mejora de rendimiento observada. Otros posibles responsables de esta mejora son el diseño de los barcos y la evolución de los materiales utilizados. En este ámbito, la aparición de los foil fue una verdadera revolución, hasta el punto que se llegó a describir algunas de las embarcaciones como embarcaciones voladoras.

Esta descripción no es el mero fruto de una imaginación fantasiosa. Los foil están diseñados como alas de aeroplano colocadas perpendicularmente respecto a la superficie del agua a ambos lados del casco. Esto provoca que, a medida que el barco gana velocidad, el casco se eleve por encima del agua, de modo que desplaza menos agua y, por lo tanto, puede alcanzar velocidades superiores, hasta el punto de desplazarse más rápido que el viento. El concepto de los foil apareció en primer lugar en la década de los setenta y desde entonces se ha utilizado con frecuencia en lanchas de pasajeros. Las más famosas de ellas son las de la Bahía de Hong Kong. Sus foil están hechos de acero, un material muy resistente pero también muy pesado, aunque esto no es un gran problema cuando se dispone de poderosos motores para realizar el trabajo pesado.

Gracias a los foil de carbono y resina epoxi ahora los veleros literalmente pueden volar

Entonces, ¿por qué han tenido que transcurrir casi 50 años para que los foil se convirtieran en un elemento habitual de los veleros de competición oceánicos? Y, ¿por qué se considera esto una revolución? Simplemente, porque todavía no se disponía de los materiales adecuados. Para que una embarcación de competición sea eficiente debe ser ligera, por este motivo no es adecuado fabricar los foils de acero. Los primeros ensayos se llevaron a cabo en los años ochenta utilizando aluminio, un material ligero cuya flexibilidad, desafortunadamente, contrarrestaba el efecto deseado. La fibra de vidrio y las resinas epoxi permitieron avanzar en la dirección adecuada pero seguían siendo demasiado pesadas.
Más tarde, durante los años ochenta y noventa, llegó la fibra de carbono, un material de excelente calidad. Desde entonces, la fibra de carbono se ha vuelto más asequible y se ha logrado dominar su complejidad. Las resinas basadas en polímeros líquidos termoestables (como las resinas epoxi) han desempeñado un papel importante en ello, puesto que son más fáciles de utilizar y no es necesario calentarlas para moldearlas. Dado que las fibras de carbono son bastante resistentes y muy ligeras, es posible utilizarlas para satisfacer las aspiraciones más ambiciosas tanto de los arquitectos navales como de los patrones. Como resultado, el récord actual de la vuelta al mundo a vela para embarcaciones con tripulación y multicasco está en 40 días y el de velocidad supera los 120 km/h. Este nivel de rendimiento era inimaginable apenas 10 años atrás. Ni el mismísimo Julio Verne habría sido capaz de predecirlo.

Para fabricar las embarcaciones, tanto yates como veleros, se utilizan, desde hace tiempo, materiales sintéticos como el poliéster o el PBO.

En el mismo ámbito, sería injusto dejar de mencionar el rendimiento de las embarcaciones hechas de fibras de PBO (poli-(parafenileno benzobisoxazol)), un polímero que no se deforma más conocido como Zylon®, que están consideradas las Fórmula 1 de los mares.

Actualmente, las embarcaciones de competición están hechas de esta fibra, en ocasiones impregnada con un adhesivo termoestable que les confiere rigidez, o incluso encapsuladas entre dos películas de Mylar©. Adheridas o incluso moldeadas, sobre todo están diseñadas para ofrecer un perfil verdaderamente aerodinámico, como si se tratara de alas de aeroplano verticales.

¡A toda máquina!

De un automóvil de Fórmula 1 a otro las diferencias son mínimas. El rendimiento de los originales, aquellos que compiten en los circuitos, también tiene mucho que agradecer a los polímeros. Al igual que las embarcaciones, los automóviles de carreras también están revestidos de carbono, de hecho, empezaron a estarlo mucho antes. Aunque con distintos presupuestos. El 85 % de las piezas de los automóviles de carreras están hechas de materiales poliméricos compuestos. La razón siempre es la misma: reducir el peso, ¡una constante en este campo!

Aunque los primeros automóviles de Fórmula 1 estaban hechos de acero, el aluminio se convirtió rápidamente en el material preferido puesto que hacía los vehículos cerca de un 30 % más ligeros. La fibra de vidrio y la resina epoxi aparecieron en la década de los ochenta. La reducción de peso era mínima, pero la facilidad con la que este material compuesto podía moldearse facilitaba el perfilado de las piezas, mejorando su aerodinámica. Entonces llegó la era del carbono.

Los automóviles de Fórmula 1 actuales están hechos en un 85 % de fibras de carbono y resinas poliméricas.

Ultrafuerte, fácilmente moldeable, ultraligero, resistente a amplias variaciones de temperatura… el rey de los materiales compuestos. Se ha vuelto tan omnipresente que los fabricantes de piezas han desarrollado nuevas técnicas para seguir mejorando su moldeado. Como consecuencia de ello, ahora fabrican moldes de poliuretano y resina epoxi mediante grabado láser. Esta técnica, similar a la impresión 3D, les permite fabricar moldes personalizados con rapidez. Gracias a esta metodología en particular es posible diseñar asientos perfectamente adaptados a la morfología de los conductores. El nivel de rendimiento de estos vehículos llegó a ser tan alto que la Federación Internacional de Automovilismo Deportivo decidió restringir su uso porque la seguridad de los conductores estaba en riesgo. Por este motivo, probablemente el récord de 378 km/h permanezca imbatido durante bastante tiempo. 

Los plásticos surcan el cielo

Después del agua y la tierra viene... el aire. También aquí los polímeros contribuyen a alcanzar los récords más impresionantes. Quién no ha visto a osados deportistas abalanzarse desde acantilados, cortando el viento, ataviados únicamente con su wingsuit. Los wingsuit son trajes flexibles con forma de ala que incrementan el factor de planeo y, por lo tanto, permiten que el usuario vuele más lejos y durante un periodo más largo de tiempo.

Adaptar motores eléctricos a los trajes wingsuit fue todo un reto. BMW lo consiguió y el piloto de pruebas de paracaídas alcanzó una velocidad de 300 km/h.

Se basan en una ingeniosa combinación de Nylon®, una poliamida, y el elastano comercializado bajo el nombre de Lycra®, un polímero textil ultraelástico. El Nylon® se eligió por su resistencia a la fricción y porque es capaz de soportar la presión del aire durante el vuelo. Por lo que se refiere a la Lycra®, que a veces se encuentra reforzada con piezas de poliéster, su elasticidad permite que el usuario conserve el control de sus movimientos, especialmente durante el aterrizaje.

Los mejores voladores superan con frecuencia los 100 km/h. Sin embargo, en noviembre de 2020 el récord de velocidad fue literalmente pulverizado, y todo el mérito es atribuible al fabricante BMW. La empresa, deseando demostrar su amplio dominio de los motores eléctricos, diseñó un motor suficientemente pequeño como para caber en un wingsuit El sistema proporciona una potencia de 15 kW gracias a sus dos turbinas de 7,5 kW hechas completamente de carbono y resina. El wingsuit se desarrolló a lo largo de tres años. Y fue todo un éxito. El piloto de pruebas de paracaídas y profesional de salto base Peter Salzmann alcanzó una velocidad de 300 km/h en vuelo horizontal después de saltar desde un helicóptero a 3 000 m de altitud. Por lo que se refiere al récord de velocidad de descenso, que era de 400 km/h, fue batido por Fraser Corsan quién saltó desde un avión a 11 000 m de altitud.

Los polímeros buscan espacios abiertos

Si alguien encarna a la perfección la osadía, este es sin duda el australiano Felix Baumgartner. En octubre de 2012 saltó en paracaídas desde el espacio, en concreto, desde 39 km de altitud. Con ello batió varios récords, entre ellos, el salto en paracaídas más alto, la caída libre más larga y la primera persona que rompió la barrera del sonido en caída libre. Esta proeza fue posible gracias a la calidad de su material así como a su equipo de científicos e ingenieros. Su misión era diseñar una cápsula de transporte, es decir, un traje capaz de resistir esta caída de más de 4 minutos con un pico de velocidad de 1 173 km/h, un paracaídas que ralentizara la caída y un globo que permitiera alcanzar las fronteras del espacio. La estructura de la cápsula estaba hecha de acero y envuelta por una esfera de fibra de vidrio y resina polimérica, un material muy resistente y suficientemente aislante para garantizar la protección del paracaidista en la estratosfera.

39 km de altitud, romper la barrera del sonido… el salto de Felix Baumgartner batió varios récords. Los polímeros contribuyeron a hacer posibles esos logros.

Felix Baumgartner iba equipado con un traje presurizado diseñado para protegerle de las variaciones de temperatura de entre - 65 y 40 °C. El fabricante, David Clark Company, mantiene en estricto secreto la composición del traje, pero sin duda se inspiró en gran medida en los trajes creados para la NASA, que incluyen un sinfín de polímeros como el Nylon©, la Lycra©, el poliéster e incluso el Mylar© y el Kevlar©. Por lo que se refiere al casco, era una combinación de diferentes materiales compuestos (eso es todo lo que sabemos) elegidos por su ligereza y resistencia a los impactos. El último componente fue el globo lleno de helio, responsable de hacer llegar la cápsula hasta las puertas del espacio. Estaba hecho de tiras de película de polietileno de alta calidad, un material con un grosor de apenas 0,0002 mm.