Toyota nos cuenta cómo se prepara un coche para las 24 horas de Le Mans
Las 24 horas de Le Mans son una de las citas del año tanto para los aficionados al mundo de las carreras como para las marcas que afrontan el desafío. Este año Toyota volvió a demostrar su velocidad en el certamen, aunque por unas cosas o por otras la victoria les sigue siendo esquiva. Pero van a seguir intentándolo. Y siempre siguiendo un proceso que han tenido la deferencia de contarnos para que podamos conocer un poquito mejor los entresijos de la competición.
Toda historia tiene un comienzo, y la de Toyota en las 24 horas de Le Mans data de 1979, cuando el centro de operaciones de Toyota Motorsport GmbH (TMG) se estableció en Colonia, Alemania, cuando la marca japonesa empezaba a dar sus primeros pasos en el Campeonato Mundial de Rallys de la mano de Ove Andersson.
Con unas instalaciones de más de 30.000 m2, TMG ha conseguido juntar bajo un mismo techo todo lo necesario para diseñar, fabricar y poner a prueba los automóviles más evolucionados de competición, desde un Fórmula 1 hasta los actuales prototipos LMP1 del Campeonato Mundial de Resistencia -WEC-.
La sede de Colonia cuenta con 300 trabajadores de media, y en el proyecto de las 24 Horas de Le Mans están involucrados, directa o indirectamente, casi dos tercios de los recursos humanos de TMG. Desde que Toyota empieza a trabajar por primera vez en uno de sus prototipos, hasta que saltan a pista, pasa un largo año en el que se trabaja contrarreloj.
Las primeras reuniones del equipo de investigación y desarrollo tienen lugar en el mes de abril. En esta primera toma de contacto, los miembros del equipo revisan en profundidad los cambios en la reglamentación técnica de la FIA, para ser capaces de cumplir con la normativa y de encontrar conceptos del reglamento que puedan ser explotados. En este punto entran en juego los diseñadores. Hasta el más mínimo detalle se simula en sus ordenadores, con sofisticados programas informáticos, algunos hechos a medida. El software de mecánica de fluidos computacional (CFD) de Toyota Motorsport maneja hasta 80 millones de células para la composición hexahedral de un modelo de vehículo completo, y está integrado con el túnel de viento y el simulador. También se emplean diversas herramientas informáticas.
La unidad de potencia y el sistema híbrido del Toyota TS050 HYBRID se desarrolla y construye en el Centro Técnico de Higashi-Fuji, en Japón; y son enviadas a Colonia para su instalación en el coche. El resto del prototipo LMP1 se diseña y fabrica en las instalaciones de Colonia.
A medida que las distintas piezas que conforman el coche se van esbozando, el equipo de fabricación va haciendo realidad lo que los diseñadores han plasmado en sus ordenadores. La precisión de este proceso tiene que ser absoluta y por se valen de impresoras 3D de última generación y de una maquinaria de la máxima precisión. Todos los componentes fabricados se someten a prueba, por separado, con bancos y sistemas de ensayo específicos.
La base del TS050 HYBRID es un chasis monocasco de fibra de carbono, fabricado en base a un diseño CAD que genera un modelo informático. Para construirlo, primero se realiza un molde, sobre el que se van poniendo las láminas de fibra de carbono con resina epoxy, adhesivos, y diferentes insertos y refuerzos. Toyota dispone de un software específico para optimizar el uso de las capas de carbono, reduciendo el peso sin perder rigidez. Una vez montado, el monocasco se introduce en un horno autoclave para su curación y secado.
En paralelo se trabaja en las unidades de potencia y en unas cajas de cambios que se fabrican en Colonia y son parte estructural del coche, soportando elementos de la suspensión trasera. En cuanto al sistema híbrido, se ha trabajado para reducir el tamaño y el peso de las unidades generadoras del motor eléctrico, y también se ha desarrollado aún más la batería de ion-litio de alta potencia. Los dos MGU-K, uno en cada eje, se anclan al chasis a través de las baterías.
Los túneles del viento, las joyas de la corona de Toyota
Toyota dispone de unas impresionantes instalaciones de ensayos aerodinámicos en Colonia que se usan durante todo el año, tanto por Toyota Motorsport como por clientes externos. Hay dos túneles de viento. El más antiguo, tiene capacidad para maquetas de hasta un 60% del tamaño real y el más reciente admite maquetas a tamaño completo. Con una velocidad máxima del aire de 70 metros por segundo (252 km/h), el túnel de viento permite probar maquetas a escala y piezas para comprobar si las simulaciones hechas por ordenador con CFD son correctas.
La precisión de las mediciones en el túnel está asegurada con 512 canales de medición de presión, (con precisión 7PA) y tecnología láser para asegurar un posicionamiento correcto con 0,05 mm de precisión. Incluso la deformación del neumático y los gases escape pueden ser simulados. Ambos túneles emplean el análisis de imagen de velocidad de partículas (PIV) para visualizar estructuras de flujo en los alerones, lo que permite la medición directa de vectores de velocidad de flujo local, así como la validación de las predicciones realizadas con CFD.
Ya en la fase final, tras haber diseñado, producido y testado por separado cada una de las partes del coche, es momento de ensamblar una unidad completa y verificar que todo ajusta a la perfección. Si se ha diseñado un nuevo monocasco, será necesario pasar el crash test de la FIA.
Tras miles de horas de diseño por ordenador, fabricación y montaje, llega el momento de comenzar las pruebas “reales”. Las primeras, en bancos que simulan diferentes entornos. Sobre un banco de rodillos o dinamómetro, se comprueban las transmisiones y la potencia del sistema de propulsión híbrido. El motor de combustión y los motores eléctricos ya habían sido testados durante horas, juntos y por separado, en otro banco de pruebas en el que se simulan condiciones de carrera.
El chasis también pasa por sus “potros de tortura”: un simulador de carretera MTS 329 y un banco mecánico de siete postes. El primero realiza simulaciones en tiempo real y pruebas de fatiga de todas las fuerzas que se aplican a un coche: movimientos verticales, longitudinales y laterales; par de dirección y frenado; y variaciones en caídas y avances de los neumáticos. Incluso aplica calor y dispone de cuatro empujadores para simular la carga aerodinámica. En el banco de siete ejes se prueba la rigidez de los elementos, fricciones, cargas en las suspensiones bajo diferentes configuraciones y cargas aerodinámicas. Por fin, el Toyota TS050 HYBRID ya está listo para salir a pista a realizar sus primeros test. El resto es, y será, historia.
