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La Fórmula SAE es una competencia de diseño estudiantil organizada por SAE International (anteriormente conocida como Sociedad de Ingenieros Automotrices, SAE). La competencia fue iniciada en 1980 por la rama estudiantil de SAE en la Universidad de Texas en Austin después de que una competencia anterior de carreras en asfalto resultara insostenible.
El concepto detrás de la Fórmula SAE es que una empresa de fabricación ficticia ha contratado a un equipo de diseño de estudiantes para desarrollar un pequeño coche de carreras estilo Fórmula . El prototipo del coche de carreras se evaluará para determinar su potencial como artículo de producción. El grupo de marketing objetivo para el coche de carreras son los corredores de autocross de fin de semana no profesionales . Cada equipo de estudiantes diseña, construye y prueba un prototipo basado en una serie de reglas, cuyo propósito es tanto garantizar la seguridad en la pista (los propios estudiantes conducen los coches) como promover la resolución inteligente de problemas. Hay divisiones de la competición de combustión y eléctricas, que principalmente solo difieren en sus reglas para el tren motriz.
El prototipo de coche de carreras se evalúa en distintos eventos. El programa de puntos para la mayoría de los eventos de Fórmula SAE es el siguiente: [1]
Además de estos eventos, varios patrocinadores de la competencia otorgan premios por logros de diseño superiores. Por ejemplo, el mejor uso del combustible de etanol E-85, el uso innovador de la electrónica, la reciclabilidad, la resistencia a los choques, el enfoque analítico del diseño y el rendimiento dinámico general son algunos de los premios disponibles. Al comienzo de la competencia, se verifica el cumplimiento de las reglas del vehículo durante la Inspección Técnica. Se verifican su capacidad de frenado, estabilidad en caso de vuelco y niveles de ruido antes de que el vehículo pueda competir en los eventos dinámicos (Skidpad, Autocross, Aceleración y Resistencia).
Las grandes empresas, como General Motors , Ford y Chrysler , pueden tener personal que interactúe con más de 1000 ingenieros estudiantes. Trabajando en equipos de entre dos y 30 personas, estos estudiantes han demostrado ser capaces de producir un prototipo de vehículo funcional. [2]
Los voluntarios que evaluarán el diseño incluyen a algunos de los ingenieros y consultores más destacados de la industria de las carreras, incluidos los fallecidos Carroll Smith , Bill Mitchell, Doug Milliken, Claude Rouelle, Jack Auld, John LePlante, Ron Tauranac y Bryan Kubala.
En la actualidad, la competición se ha ampliado e incluye más de 12 eventos en todo el mundo. Por ejemplo, la Formula Student es un evento similar autorizado por la SAE en el Reino Unido, así como la Formula SAE Australasia (Fórmula SAE-A) que se lleva a cabo en Australia . La Verein Deutscher Ingenieure (VDI) organiza la competición Formula Student Germany en el circuito de Hockenheim .
En 2007 se inauguró una rama llamada Fórmula Híbrida . Es similar a la Fórmula SAE, excepto que todos los coches deben tener motores híbridos de gasolina y electricidad. La competición se lleva a cabo en el New Hampshire International Speedway . [1]
En 2010 se inauguró la Fórmula Student Electric, que requiere que los estudiantes construyan un vehículo de carreras totalmente eléctrico.
En 2017 se inauguró la Fórmula Student Driverless.
La Fórmula SAE tiene relativamente pocas restricciones de rendimiento. El equipo debe estar formado en su totalidad por estudiantes universitarios activos (incluidos los pilotos), lo que impone restricciones obvias en cuanto a las horas de trabajo disponibles, las habilidades y la experiencia, y presenta desafíos únicos que los equipos de carreras profesionales no enfrentan con un personal calificado y remunerado. Esta restricción significa que el resto de las regulaciones pueden ser mucho menos restrictivas que la mayoría de las series profesionales.
Los estudiantes pueden recibir consejos y críticas de ingenieros profesionales o profesores, pero todo el diseño del coche debe ser realizado por ellos mismos. Los estudiantes también son los únicos responsables de la recaudación de fondos, aunque la mayoría de los equipos exitosos se basan en programas curriculares y tienen presupuestos patrocinados por la universidad. Además, el sistema de puntos está organizado de modo que múltiples estrategias puedan conducir al éxito. Esto conduce a una gran variedad de coches, lo que es una rareza en el mundo de los deportes de motor.
El motor debe ser un motor de pistón de cuatro tiempos , de ciclo Otto , con una cilindrada no mayor a 710 cc. Se debe instalar un restrictor de aire de sección transversal circular aguas abajo del acelerador y aguas arriba de cualquier compresor , con un diámetro no mayor a 20 mm para motores de gasolina, inducción forzada o aspiración natural, o 19 mm para motores alimentados con etanol. El restrictor mantiene los niveles de potencia por debajo de los 100 hp en la gran mayoría de los automóviles FSAE. Lo más común es que se utilicen motores de motocicletas deportivas de cuatro cilindros de 600 cc de producción debido a su disponibilidad y cilindrada. Sin embargo, hay muchos equipos que utilizan motores V-twin y monocilíndricos más pequeños , principalmente debido a sus beneficios de ahorro de peso y empaque. Muy rara vez los equipos construyen un motor desde cero, algunos ejemplos incluyen el V8 de 554 cc de la Western Washington University en 2001, el motor "WATTARD" de la University of Melbourne en 2003-2004 y el V twin de la University of Auckland .
El acumulador no debe tener un voltaje mayor a 600 V, pero no tiene un límite de capacidad. En la competencia se instala un medidor de energía para garantizar que no se consuman más de 80 kW. La mayoría de los equipos optan por usar celdas de iones de litio, pero también se permiten celdas de plomo ácido y otros dispositivos de almacenamiento de energía, como condensadores; esto explica por qué el paquete de baterías, al que comúnmente se hace referencia , se denomina acumulador en esta competencia. Los voltajes y las temperaturas de las celdas deben monitorearse y las celdas individuales deben conectarse mediante enlaces fusibles. Estos desafíos llevan a muchos equipos (especialmente jóvenes) a usar módulos de celdas preconfigurados que están conectados entre sí en el gabinete del acumulador. Los organizadores de la competencia intentan preparar a los equipos para la inspección técnica de vehículos eléctricos de competencia haciendo que los equipos completen un Formulario de seguridad eléctrica (ESF) antes de la competencia; este formulario describe muchas de las partes utilizadas en el sistema de alto voltaje, así como las decisiones de diseño que está tomando el equipo.
La suspensión no tiene restricciones, salvo por las normas de seguridad y el requisito de tener un recorrido total de rueda de 50 mm. La mayoría de los equipos optan por una suspensión independiente en las cuatro ruedas , casi universalmente de doble horquilla . La suspensión activa es legal.
Los paquetes aerodinámicos complejos, si bien no son necesarios para competir, son comunes entre los equipos más rápidos. Las velocidades bajas de la competencia FSAE rara vez superan los 97 km/h (60 mph), por lo que los diseños deben justificarse minuciosamente en el evento de evaluación del diseño mediante pruebas en túnel de viento , dinámica de fluidos computacional y pruebas en pista. Los dispositivos aerodinámicos están regulados por un tamaño máximo y los dispositivos aerodinámicos motorizados están prohibidos.
No hay restricción de peso. El peso promedio de un auto competitivo de Fórmula SAE es usualmente menos de 440 lb (200 kg) en el ajuste de carrera. Sin embargo, la falta de regulación de peso combinada con el techo de potencia algo fijo alienta a los equipos a adoptar estrategias innovadoras de ahorro de peso, como el uso de materiales compuestos, proyectos de mecanizado elaborados y costosos y prototipos rápidos . En 2009, la parte de economía de combustible del evento de resistencia recibió 100 de los 400 puntos de resistencia, en lugar de 50. Este cambio de reglas ha marcado una tendencia en la reducción del tamaño del motor en un intento de ahorrar peso y aumentar la economía de combustible. Varios equipos de primera línea han cambiado de autos de cuatro cilindros de alta potencia a motores más pequeños, de uno o dos cilindros, que, aunque generalmente producen mucha menos potencia, permiten un ahorro de peso de 75 lb (34 kg) o más, y también brindan una economía de combustible mucho mejor. Si un automóvil monocilíndrico liviano puede mantener un ritmo razonable en la carrera de resistencia, a menudo puede recuperar los puntos perdidos en el tiempo total frente a los automóviles más pesados y de mayor potencia gracias a una puntuación excepcional en economía de combustible.
La mayoría de las normas se refieren a la seguridad. Los coches deben tener dos aros de acero del grosor y aleación designados, independientemente de la composición del resto del chasis. Debe haber un atenuador de impacto en el morro, y los datos de las pruebas de impacto de este atenuador deben enviarse antes de competir. Los coches también deben tener dos circuitos de freno hidráulico, arneses de competición completos de cinco puntos y deben cumplir con las plantillas geométricas para la ubicación del conductor en la cabina para todos los conductores que compiten. Las pruebas de inclinación garantizan que no se derramen líquidos del coche en curvas cerradas, y no debe haber línea de visión entre el conductor y las líneas de combustible, refrigerante o aceite. Los vehículos eléctricos también están equipados con un circuito de apagado , que es la ruta eléctrica física que toma la corriente que cierra los contactores principales del vehículo. Todos los botones, interruptores y circuitos de seguridad son parte del circuito de apagado, de modo que la eliminación de cualquiera de ellos debería hacer que sea físicamente imposible que haya alto voltaje fuera del acumulador.
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En 1979 se celebró la única SAE Mini-Indy en la Universidad de Houston . Concebida por el Dr. Kurt M. Marshek, la competición se inspiró en un artículo de instrucciones que apareció en la revista Popular Mechanics sobre un vehículo pequeño " estilo Indy " hecho de madera y propulsado por un motor Briggs and Stratton de cinco caballos de fuerza . Utilizando las competiciones Mini Baja como guía, los estudiantes de ingeniería tuvieron que diseñar y construir vehículos pequeños "estilo Indy" utilizando el mismo motor de serie utilizado en el artículo de Popular Mechanics . Participaron trece escuelas y compitieron once. La Universidad de Texas en El Paso ganó la competición general bajo la supervisión del director.
Aunque el Dr. William Shapton (que había dejado recientemente la Universidad de Cincinnati para unirse a la Universidad Tecnológica de Michigan ) abordó la idea de organizar una competición similar en 1980, nadie se animó a organizar otra Mini-Indy.
En 1980, cuando los miembros de la nueva rama estudiantil de SAE en la Universidad de Texas (Austin) se enteraron de que el Mini-Indy había muerto, generaron el concepto para una nueva competencia interuniversitaria de diseño de ingeniería para estudiantes que permitiría a los estudiantes aplicar lo que estaban aprendiendo en el aula a un problema complejo de diseño de ingeniería del mundo real: el diseño y desarrollo de un auto de carreras. Los miembros de la rama estudiantil de UT SAE, Robert Edwards y John Tellkamp, lideraron una discusión entre los miembros de UT SAE y visualizaron una competencia que implicaría el diseño y la construcción de un auto de carreras en los términos de la serie de carreras de nivel de entrada SCCA Formula 440 que era popular en ese momento. El profesor Matthews se le ocurrió el nombre "Fórmula SAE" siguiendo el formato de Fórmula A y Fórmula Vee, pero enfatizando que este nuevo auto de carreras era una competencia de ingeniería en lugar de una competencia de pilotos. Las escuelas se reunirían después del final del año académico para competir y determinar quién había construido el mejor auto. Edwards, Tellkamp y sus compañeros estudiantes de UT SAE Joe Green, Dick Morton, Mike Best y Carl Morris redactaron un conjunto de reglas de seguridad y competencia y las presentaron a los miembros de la rama estudiantil de SAE y al asesor de la facultad de UT SAE, el profesor Ron Matthews. Luego, el profesor Matthews se puso en contacto con Bob Sechler, del Departamento de Relaciones Educativas de SAE en la sede de SAE, y le pidió permiso tanto para establecer la nueva competencia interuniversitaria de diseño de ingeniería para estudiantes como para organizar la primera competencia de Fórmula SAE durante el verano de 1981, y él aceptó. La rama recién formada de UT SAE, compuesta principalmente por entusiastas de la automoción y las motocicletas que cursaban carreras de ingeniería, incluidos varios que habían abandonado carreras en campos para los cuales el mercado laboral prácticamente había desaparecido debido a la economía deprimida a principios de la década de 1980, incluidos algunos mecánicos automotrices experimentados, abrazaron y adoptaron el concepto con poca idea de en qué se estaban metiendo. Los oficiales de la rama estudiantil de SAE Mike Best, Carl Morris y Sylvia Obregon, junto con el Dr. Matthews comenzaron a planificar y organizar el evento que se llevaría a cabo el año siguiente.
Aquí, es importante señalar que la Fórmula SAE NO fue un simple cambio de nombre de la competencia Mini-Indy, sino que fue una competencia de diseño de ingeniería estudiantil interuniversitaria completamente nueva. A diferencia de todas las competencias de diseño/carreras estudiantiles aprobadas por la SAE anteriores, incluida la Mini-Indy, las reglas de la Fórmula SAE dejaron la selección del motor al equipo de diseño, siempre que se utilizara un motor de 4 tiempos con un restrictor de admisión de una pulgada de diámetro. (Las reglas actuales de la Fórmula SAE permiten a los equipos utilizar motores de 4 tiempos de hasta 710 cc, con un restrictor más pequeño). Además, a diferencia de todas las competencias de diseño/carreras estudiantiles aprobadas por la SAE anteriores, incluida la Mini-Indy, las modificaciones del motor estaban permitidas y se alentaban. La primera competencia de Fórmula SAE se llevó a cabo en el estacionamiento del campo de béisbol de UT (campo Disch-Falk) en el campus de la Universidad de Texas el fin de semana del Día de los Caídos de 1981. Los jueces incluyeron al legendario ingeniero/propietario/conductor de autos de carrera y campeón de Indy 500 Jim Hall. Aunque una repentina tormenta de lluvia en Texas hizo que todos salieran corriendo a buscar refugio justo antes del evento de resistencia de ese día, el clima no logró empañar el espíritu de los estudiantes, los jueces ni los espectadores y nació la Fórmula SAE. La Universidad de Texas siguió organizando el evento de 1982 a 1984 a medida que crecía la popularidad y el número de participantes. En los años siguientes, la UT trasladó la competencia de Fórmula SAE a otras áreas de estacionamiento que incluían cambios de elevación y plataformas de entrada que obligaban al uso de suspensiones funcionales. El evento se volvió internacional en 1982 con la participación del equipo de la Universidad La Salle de la Ciudad de México. Los cambios significativos en las reglas para 1982 fueron: 1) un límite de cilindrada de 600 cc (300 cc para Wankels), pero se mantuvo la regla del restrictor de 1 pulgada de diámetro, 2) un requisito para la suspensión independiente en las 4 ruedas (Mini-Indy no tenía ninguna regla de suspensión), y 3) la adición de una clase temporal de vehículos "B&S" que fueron diseñados originalmente para Mini-Baja, tuvieron que conservar el motor Briggs & Stratton de 8 hp y no necesitaron cumplir con la regla de suspensión independiente en las 4 ruedas. La Fórmula SAE continuó siendo una competencia internacional cuando regresó el equipo de la Universidad La Salle. Con las únicas restricciones del motor siendo un límite de cilindrada de 600 cc y un diámetro máximo de 1 pulgada para la admisión, la creatividad floreció. También en 1983, la clase temporal B&S fue eliminada, la Universidad de Texas en Austin ingresó al primer vehículo compuesto de Fórmula SAE y la Universidad Marquette ingresó al primer motor turboalimentado. Las reglas permitieron que un monoplaza de Fórmula SAE compitiera durante dos años en reconocimiento al esfuerzo que se requería para construir y probar un monoplaza de calidad. Esto también permitió a los estudiantes experimentar la reingeniería y la mejora de elementos de diseño que no funcionaban. Las reglas para 1984 permitieron específicamente los turbocompresores, los supercargadores y el uso de óxido nitroso, pero el motor tenía que respirar a través de un 25.El orificio de salida del carburador era de 4 mm (1984 fue mucho antes de la inyección electrónica de combustible). Los limitadores de admisión del motor se ajustaron más tarde a medida que los autos se volvían más rápidos año tras año, ya que el conocimiento se transmitía dentro y entre los equipos. Además, se promulgó una regla de distancia entre ejes de 65 a 100 pulgadas, así como una regla que exigía que todos los vehículos tuvieran una "carrocería que se asemejara a un auto de fórmula". El campo de Fórmula SAE había crecido a once autos en 1984, por lo que la Universidad de Texas en Austin decidió que la competencia había madurado lo suficiente como para que fuera seguro pasarla a otros anfitriones.
La Universidad de Texas en Austin fue la anfitriona de la competencia hasta 1984. En 1985, la competencia fue organizada por la Universidad de Texas en Arlington . Allí, el Dr. Robert Woods, con la orientación del comité de actividades estudiantiles de SAE, cambió el concepto de la competencia de uno en el que los estudiantes construían un auto de carreras puro, a uno que reflejara las competencias SAE Mini-Baja, donde debían diseñar y construir un vehículo para producción en serie limitada.
General Motors organizó la competición en 1991, Ford Motor Co. en 1992 y Chrysler Corp. en 1993. Después de la competición de 1992, los tres formaron un consorcio para organizar la Fórmula SAE.
Al finalizar la competición de 2008, el consorcio dejó de existir. El evento está financiado actualmente por SAE a través de patrocinios y donaciones de empresas, además de las cuotas de inscripción de los equipos.
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