Técnica F1Así funciona la simulación en la Fórmula 1

Los coches de Fórmula 1 son las máquinas automotrices más sofisticadas del mundo y, sin embargo, probarlos en la pista o en el túnel de viento es una actividad extremadamente limitada, ya que sólo hay seis días de test de pretemporada (reducidos a tres en 2021) y cada fin de semana de carrera incluye únicamente cuatro horas de entrenamientos (aunque en el GP de Emilia Romaña fueron sólo 90 minutos y se baraja repetir en más eventos el año que viene).

Es por eso que los equipos de Fórmula 1 confían en la recopilación de datos en el mundo virtual más que nunca y una gran parte de ese trabajo es la simulación. Esta práctica se ha vuelto aún más crucial durante la temporada 2020 debido a la inclusión de muchos circuitos nuevos en el calendario en los que los equipos no cuentan con datos previos sobre los que trabajar de inicio.

¿Qué tipo de simulación utilizan los equipos de F1?

Hay algunas áreas de la simulación que los equipos de F1 usan para prepararse para un fin de semana de Gran Premio, pero las dos principales son la simulación del piloto y la simulación informática. En el primero, el coche y los circuitos en los que se compite se modelan con increíble detalle, permitiendo así desarrollar el monoplaza, encontrar la dirección correcta de configuración y ayudar a los pilotos a familiarizarse con una circuito determinado en un entorno virtual.

Es algo similar a un simulador de avión profesional como los que se utilizan para el entrenamiento de pilotos, aunque con la diferencia obvia de que el habitáculo parece un coche de F1, no una cabina de vuelo.

El simulador está diseñado para ser lo más realista posible con el mismo chasis, cockpit, volante y pedales que el monoplaza real

En una sesión típica de simulador, los pilotos titulares y de simulador pueden completar fácilmente más de una distancia de carrera completa. Sin embargo, en ese mismo espacio de tiempo es posible registrar miles de simulaciones por ordenador, ya que las vueltas simuladas informáticamente se pueden hacer 100% virtualmente. Eso significa que pueden acelerarse y ejecutarse en paralelo con otras simulaciones para respaldar tanto la dinámica del vehículo como los grupos de estrategia. El valor de estas herramientas virtuales es fundamental para un equipo de F1, especialmente cuando nunca antes se ha competido en un circuito.

¿Qué precisión tiene el simulador?

Los modelos de pista que utilizados son muy detallados. Se generan mediante escaneo LIDAR, donde se utilizan imágenes láser para crear un mapa 3D de todo el circuito y sus características, desde la superficie de la pista hasta los pianos e incluso el entorno que lo rodea. Los equipos de F1 también trabajan con compañías de videojuegos para hacer que el entorno de la pista sea lo más realista posible, ya que las señales visuales son importantes para que los pilotos determinen los puntos de frenado o el momento adecuado para comenzar a girar el coche. El mercado de estos modelos de pistas altamente complejos es bastante pequeño, por lo que varios equipos a menudo basarán sus simulaciones en los mismos datos e información de los circuitos.

El simulador en sí está diseñado para ser lo más realista posible con el mismo chasis, cockpit, volante y pedales que el monoplaza en sí, y los pilotos a menudo lo utilizan con el equipo de carrera completo para sumergirse realmente en la experiencia. Se dedica una cantidad significativa de tiempo a correlacionar el modelo virtual del coche con el del mundo real, para que el este pueda funcionar en el simulador del mismo modo que lo hace en la pista. Esto permite realizar ajustes y cambios en la configuración del monoplaza mediante los mismos procedimientos de la pista para ver cómo cambia el equilibrio y el rendimiento.

¿Por qué el simulador es tan importante?

Es una parte increíblemente importante de los preparativos y es especialmente vital cuando se visita una pista nueva, donde existen pocos o ningún dato histórico. Si bien el enfoque sigue siendo el mismo, significa que el equipo depende más de la recopilación de información en el simulador y, como resultado, los nuevos circuitos requieren un programa más extenso. Para una pista visitada con anterioridad, normalmente se dedica un programa de dos días en la preparación del evento, lo que equivale a alrededor de 450 vueltas y aproximadamente ocho distancias de carrera.

La mayor parte la completa el equipo de pilotos de simuladores, pero los titulares también utilizan la instalación. Sin embargo, cuando se trata de un circuito nuevo, la cantidad de trabajo es mucho mayor, con dos días adicionales en el período previo al evento más otro día dedicado a que los pilotos titulares aprendan el diseño del circuito. La mayor parte del trabajo se completa en la preparación para el fin de semana de la carrera, pero el trabajo no se detiene cuando el equipo llega a la pista.

El departamento de simuladores también ejecuta un programa de viernes para cada Gran Premio, apoyando a los pilotos e ingenieros en la pista para maximizar realmente los aprendizajes desde el primer día de acción. Y una vez que termina el fin de semana, el simulador se vuelve a encender para llevar a cabo un programa posterior al evento con el objetivo de comprender mejor el rendimiento de la carrera y evaluar las posibles mejoras. Todo este trabajo crucial previo al evento se lleva a cabo para garantizar que el equipo llegue a la pista con el coche en un estado lo suficientemente bueno para que los pilotos puedan empezar a apretar con fuerza desde las primeras vueltas.

¿Cómo usan los equipos las simulaciones por ordenador para recopilar información?

Junto al programa de simulación de los pilotos, hay otra pista de pruebas virtual, pero que vive completamente dentro de la propia computadora. Se genera un archivo de carrera a partir del simulador ‘físico’ para crear una única trayectoria y esta línea de carrera se utiliza para completar cientos de miles de vueltas virtuales antes de cada evento, produciendo unos cuantos terabytes de datos.

Los ingenieros pueden acelerar estas simulaciones informáticas y ejecutarlas en paralelo entre sí, lo que genera un ritmo mucho más rápido que permite recopilar una gran cantidad de información en una cantidad de tiempo mucho menor. En lo relativo a la dinámica del vehículo, los ingenieros están realmente centrados en los detalles, tanto para obtener información sobre partes muy específicas como para ver cómo reacciona el coche a cambios de configuración muy pequeños.

Se ejecutan una gran cantidad de posibilidades de configuración a través de las simulaciones y la salida de datos. A menudo en forma de gráfico, se puede comparar, no sólo con las otras ejecuciones, sino también superponerse sobre la simulación del piloto o la información real del coche. Una vez que se han analizado los datos, el equipo decide qué dirección tomar con la puesta a punto del coche para las sesiones de entrenamientos del viernes y esto se utilizará como base para iniciar el desarrollo del coche en la pista.

¿Qué otras áreas del equipo utilizan la simulación informática?

Otra área crítica para la simulación es la estrategia. Los modelos informáticos utilizados para estas simulaciones de estrategia presentan a todos los pilotos y equipos, pero también incluyen supuestos para escenarios de paradas en boxes y las variables del circuito, como el tiempo perdido en las paradas en boxes, la degradación de los neumáticos y la competitividad del coche.

Estos se incluyen en las simulaciones informática con algún elemento realista de variabilidad para tener en cuenta una amplia variedad de situaciones, que se ejecutan en diferentes escenarios de carreras y sesiones de clasificación para determinar las mejores opciones estratégicas, desde qué neumáticos usar, hasta en qué vuelta parar en boxes y cómo reaccionar ante la pérdida o ganancia de lugares en las primeras vueltas. La ejecución de esta amplia gama de simulaciones de estrategia también es útil para elaborar el programa de las sesiones de entrenamientos del viernes, revelando qué información se necesitará recopilar o qué detalles se está dejando el equipo por el camino. Antes de que las ruedas comiencen a girar en en la pista, se habrán realizado cientos de miles de simulaciones de estrategia para colocar al equipo en la mejor posición posible de cara a estas sesiones en vivo.

¿A qué desafíos se enfrentan los equipos durante esta temporada inusual?

Uno de los desafíos más obvios a los que se han enfrentado los equipos esta temporada es el gran volumen de nuevos circuitos para los que prepararse. Normalmente, una nueva temporada incluirá una pista nueva. El trabajo de simulación para estos circuitos desconocidos comienza tan pronto como se confirma el calendario, generalmente con seis u ocho meses de anticipación.

Sin embargo, esta temporada el calendario ha cambiado constantemente y las carreras sólo se han confirmado dos o tres meses antes de las fechas previstas. Y, por supuesto, de las 17 carreras confirmadas, tres trazados (Mugello, Portimao y el circuito exterior de Bahréin) nunca han sido visitados por la F1 antes y otros tres (Nürburgring, Imola y Turquía) no han sido visitados por la F1 en varios aós. Por lo tanto, es mucho más difícil recopilar el mismo volumen de información que de costumbre debido a los plazos más ajustados.

¿Pueden estos métodos simular todo?

El objetivo es recopilar la información más precisa posible para estar en la mejor forma posible en la primera sesión de entrenamientos libres. Pero, por supuesto, estas simulaciones nunca pueden ser 100% precisas y son tan buenas como los datos que se ingresan en ellas. Debido a esto, las simulaciones nunca se utilizan para tomar decisiones finales, sino que se utilizan para ayudar e influir en la dirección que toman los ingenieros.

Mitch Evans, durante una sesión de simulador.

Una vez que se ha elegido el camino, los pilotos deben proporcionar comentarios del mundo real y los ingenieros deben llevar esta información al siguiente nivel. El modelo de coche completo nunca puede ser perfectamente preciso y tampoco se puede modelar el agarre del asfalto y cómo responde el neumático. Algunos aspectos de la configuración del monoplaza, como los niveles de los alerones, son más fáciles de recopilar mediante simulaciones, mientras que otros, como el equilibrio del coche o los niveles de agarre son más difíciles porque dependen de más factores, algunos de los cuales están fuera de control, como la meteorología.

Se pueden hacer suposiciones para las simulaciones, pero sólo se sabrá realmente cómo interactúan todos los elementos una vez que el coche esté en la pista de verdad. Lo importante para el departamento de ingeniería de carreras es entender cómo interpretar esa información de simulación y, dadas sus limitaciones, cómo combinarla con los datos del mundo real, unificándolos para tomar las decisiones correctas.