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La Fórmula SAE es un concurso de diseño para estudiantes organizado por SAE International (anteriormente conocida como Sociedad de Ingenieros Automotrices, SAE). La competencia fue iniciada en 1980 por la rama estudiantil SAE de la Universidad de Texas en Austin después de que una competencia anterior de carreras sobre asfalto resultó ser 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 auto de carreras estilo Fórmula . Se evaluará el potencial del prototipo de coche de carreras como producto de producción. El grupo de marketing objetivo del coche de carreras es el corredor de autocross de fin de semana no profesional . 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 autos son conducidos por los propios estudiantes) como promover la resolución inteligente de problemas. Hay divisiones de combustión y eléctricas de la competencia, que principalmente solo se diferencian en sus reglas para el sistema de propulsión.
El prototipo de coche de carreras se juzga en distintos eventos. El calendario de puntos para la mayoría de los eventos de Fórmula SAE es: [1]
Además de estos eventos, varios patrocinadores del concurso 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 accidentes, el enfoque analítico del diseño y el rendimiento dinámico general son algunos de los premios disponibles. Al comienzo de la competición, se comprueba que el vehículo cumple las normas durante la Inspección Técnica. Su capacidad de frenado, estabilidad en caso de vuelco y niveles de ruido se verifican antes de que se le permita al vehículo competir en los eventos dinámicos (Skidpad, Autocross, Aceleración y Resistencia).
Las grandes empresas, como General Motors , Ford y Chrysler , pueden hacer que su personal interactúe con más de 1000 estudiantes de ingeniería. 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 para juzgar el diseño incluyen algunos de los ingenieros y consultores más destacados de la industria de las carreras, incluidos el fallecido Carroll Smith , Bill Mitchell, Doug Milliken, Claude Rouelle, Jack Auld, John LePlante, Ron Tauranac y Bryan Kubala.
Hoy en día, la competición se ha ampliado e incluye más de 12 eventos en todo el mundo. Por ejemplo, Formula Student es un evento similar sancionado por la SAE en el Reino Unido, así como la Fórmula SAE Australasia (Fórmula SAE-A) que se lleva a cabo en Australia . La Verein Deutscher Ingenieure (VDI) organiza la competición Formula Student Germany en Hockenheimring .
En 2007, se inauguró una filial llamada Formula Hybrid . Es similar a la Fórmula SAE, excepto que todos los automóviles deben tener plantas de energía híbridas 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 compuesto en su totalidad por estudiantes universitarios activos (incluidos los conductores), lo que impone restricciones obvias en 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 capacitado y remunerado. Esta restricción hace que el resto de normativas puedan ser mucho menos restrictivas que la mayoría de series profesionales.
Los estudiantes pueden recibir consejos y críticas de ingenieros o profesores profesionales, pero todo el diseño del automóvil debe ser realizado por los propios estudiantes. Los estudiantes también son los únicos responsables de recaudar fondos, aunque la mayoría de los equipos exitosos se basan en programas curriculares y cuentan con presupuestos patrocinados por la universidad. Además, el sistema de puntos está organizado para que múltiples estrategias puedan conducir al éxito. Esto da lugar a una gran variedad de coches, lo cual es una rareza en el mundo del automovilismo.
El motor debe ser un motor de pistón de ciclo Otto de cuatro tiempos con una cilindrada no mayor a 710 cc. Se debe instalar un limitador de aire de sección circular aguas abajo del acelerador y aguas arriba de cualquier compresor , con un diámetro no superior a 20 mm para motores de gasolina, de inducción forzada o atmosféricos, o de 19 mm para motores alimentados con etanol. El restrictor mantiene los niveles de potencia por debajo de los 100 CV en la gran mayoría de coches FSAE. Lo más habitual es que se utilicen motores de producción de motos deportivas de 600 cc y cuatro cilindros debido a su disponibilidad y cilindrada. Sin embargo, hay muchos equipos que utilizan motores V-twin y monocilíndricos más pequeños , principalmente debido a sus ventajas de ahorro de peso y diseño. Muy rara vez los equipos construyen un motor desde cero; algunos ejemplos incluyen el V8 de 554 cc de la Universidad Western Washington en 2001, el motor "WATTARD" de la Universidad de Melbourne en 2003-2004 y el V twin de la Universidad de Auckland .
El acumulador no debe tener un voltaje superior a 600V, pero no tiene límite de capacidad. En la competición se instala un contador de energía que garantiza que no se consuman más de 80 kW. La mayoría de los equipos optan por utilizar celdas de iones de litio, pero también se permiten celdas de plomo-ácido y otros dispositivos de almacenamiento de energía, como condensadores; esto explica que en esta competencia se haga referencia a la batería comúnmente conocida como acumulador . Se deben monitorear los voltajes y temperaturas de las celdas y conectar las celdas individuales mediante enlaces fusibles. Estos desafíos llevan a muchos equipos (especialmente jóvenes) a utilizar 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 los vehículos eléctricos de la competencia haciendo que los equipos completen un Formulario de seguridad eléctrica (ESF) antes de la competencia; este formulario describe muchas de las piezas utilizadas en el sistema de alto voltaje, así como las decisiones de diseño que está tomando el equipo.
La suspensión no tiene restricciones, salvo las normas de seguridad y el requisito de tener un recorrido total de rueda de 50 mm. La mayoría de equipos optan por suspensiones independientes en las cuatro ruedas , casi universalmente de doble horquilla . La suspensión activa es legal.
Los paquetes aerodinámicos complejos, aunque no son necesarios para competir, son comunes entre los equipos más rápidos de la competición. Dado que las bajas velocidades de la competición FSAE rara vez superan los 97 km/h (60 mph), 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 mediante un tamaño máximo y los dispositivos aerodinámicos motorizados están prohibidos.
No hay restricción de peso. El peso del automóvil competitivo promedio de Fórmula SAE suele ser inferior a 200 kg (440 lb) en versión de carrera. Sin embargo, la falta de regulación del peso combinada con el techo de potencia algo fijo anima a los equipos a adoptar estrategias innovadoras para ahorrar peso, como el uso de materiales compuestos, proyectos de mecanizado elaborados y costosos y creación rápida de prototipos . En 2009, a la parte de economía de combustible del evento de resistencia se le asignaron 100 de los 400 puntos de resistencia, en comparación con 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 alto nivel han pasado de autos de cuatro cilindros de alta potencia a motores más pequeños, de uno o dos cilindros, que, aunque generalmente generan mucha menos potencia, permiten un ahorro de peso de 34 kg (75 lb) o más, y también proporcionar una economía de combustible mucho mejor. Si un automóvil monocilíndrico liviano puede mantener un ritmo razonable en la carrera de resistencia, a menudo puede compensar los puntos perdidos en el tiempo total frente a los automóviles más pesados y de mayor potencia con una puntuación excepcional en economía de combustible.
La mayoría de las normas se refieren a la seguridad. Los automóviles deberán disponer de dos arcos de acero del espesor y aleación designados, independientemente de la composición del resto del chasis. Debe haber un atenuador de impacto en la nariz y los datos de las pruebas de impacto de este atenuador deben enviarse antes de competir. Los autos también deben tener dos circuitos de frenos hidráulicos, arneses de carrera completos de cinco puntos y deben cumplir con las plantillas geométricas para la ubicación del conductor en la cabina para todos los pilotos que compiten. Las pruebas de inclinación garantizan que no se derramen líquidos del automóvil en curvas cerradas y que 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 el camino eléctrico físico que toma la corriente y cierra los contactores principales del vehículo. Todos los botones, interruptores y circuitos de seguridad son parte del circuito de apagado, de modo que quitarlos debería hacer físicamente imposible que haya alto voltaje presente fuera del acumulador.
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En 1979 se celebró el único SAE Mini-Indy en la Universidad de Houston . Concebido por el Dr. Kurt M. Marshek, el concurso se inspiró en un artículo instructivo que apareció en la revista Popular Mechanics para un vehículo pequeño, " estilo Indy ", hecho de madera y propulsado por un motor Briggs and Motor Stratton . Utilizando las competencias de Mini Baja como guía, los estudiantes de ingeniería tuvieron que diseñar y construir vehículos pequeños "estilo Indy" usando el mismo motor original utilizado en el artículo de Popular Mechanics . Participaron trece escuelas y once compitieron. La Universidad de Texas en El Paso ganó la competencia general bajo la supervisión de un jefe.
Aunque el Dr. William Shapton (que recientemente había dejado la Universidad de Cincinnati para unirse a la Universidad Tecnológica de Michigan ) abordó la idea de organizar una competencia similar en 1980, nadie dio un paso al frente para organizar otra Mini-Indy.
En 1980, cuando los miembros de la nueva rama estudiantil SAE de la Universidad de Texas (Austin) se enteraron de que el Mini-Indy había muerto, generaron el concepto de un nuevo concurso interuniversitario 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: diseño y desarrollo de un auto de carreras. Los miembros de la rama estudiantil de UT SAE, Robert Edwards y John Tellkamp, dirigieron una discusión entre los miembros de UT SAE e imaginaron una competencia que implicaría diseñar y construir un auto de carreras siguiendo las líneas de la serie de carreras de nivel básico SCCA Fórmula 440 que era popular en ese momento. Al Prof. 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 al final del año académico para competir y determinar quién había construido el mejor coche. 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 profesor Ron Matthews, asesor de la facultad de UT SAE. 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 estudiantes de ingeniería como para albergar la primera competencia de Fórmula SAE durante el verano de 1981, y estuvo de acuerdo. La recién formada sucursal UT SAE, formada principalmente por entusiastas de la automoción y las motocicletas que cursan estudios 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 los años 1980, incluidos algunos mecánicos de automóviles experimentados, abrazaron y adoptaron el concepto con poca idea de en qué se estaban metiendo. Los funcionarios de la rama estudiantil de SAE, Mike Best, Carl Morris y Sylvia Obregón, junto con el Dr. Matthews, comenzaron a planificar y organizar el evento que se celebraría 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 interuniversitaria de diseño de estudiantes de ingeniería completamente nueva. A diferencia de todas las competencias de diseño/carreras estudiantiles aprobadas por la SAE, incluida la Mini-Indy, las reglas de la Fórmula SAE dejaban la selección del motor al equipo de diseño, siempre y cuando se utilizara un motor de 4 tiempos con un limitador de admisión de una pulgada de diámetro. (Las reglas actuales de la Fórmula SAE permiten a los equipos usar motores de 4 tiempos de hasta 710 cc, con un restrictor más pequeño). Además, a diferencia de todas las competencias de diseño/carreras estudiantiles anteriores autorizadas por la SAE, incluida la Mini-Indy, se permitieron modificaciones del motor y motivado. 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 en 1981. Los jueces incluyeron al legendario ingeniero, propietario y piloto de autos de carreras y campeón de la Indy 500, Jim. Sala. Si bien una repentina tormenta de lluvia en Texas hizo que todos buscaran refugio justo antes del evento de resistencia de ese día, el clima no logró apagar el ánimo de los estudiantes, jueces o espectadores y nació la Fórmula SAE. La Universidad de Texas continuó organizando el evento de 1982 a 1984 a medida que crecía la popularidad y el número de participantes. En los años siguientes, UT trasladó la competencia de Fórmula SAE a otras áreas de estacionamiento que incluían cambios de elevación y plataformas de acceso que obligaban al uso de suspensiones funcionales. El evento se internacionalizó en 1982 con el ingreso del equipo de Universidad La Salle de la Ciudad de México. Los cambios significativos en las reglas para 1982 fueron: 1) un límite de desplazamiento de 600 cc (300 cc para Wankels), pero se mantuvo la regla restrictiva de 1 pulgada de diámetro, 2) un requisito para suspensión independiente en las 4 ruedas (Mini-Indy no tenía cualquier regla de suspensión), y 3) la adición de una clase temporal de vehículos “B&S” que fueron diseñados originalmente para Mini-Baja, tenían que conservar el motor Briggs & Stratton de 8 hp y no necesitaban cumplir con el sistema de 4 ruedas. regla de suspensión independiente. La Fórmula SAE siguió siendo una competencia internacional cuando regresó el equipo de la Universidad La Salle. Como las únicas restricciones del motor eran un límite de cilindrada de 600 cc y un diámetro máximo de admisión de 1 pulgada, la creatividad floreció. También en 1983, se eliminó la clase temporal B&S, la Universidad de Texas en Austin ingresó el primer vehículo compuesto de Fórmula SAE y la Universidad Marquette ingresó el primer motor turboalimentado. Las reglas permitieron que un auto de Fórmula SAE compitiera durante dos años en reconocimiento al esfuerzo requerido para construir y probar un auto de calidad. Esto también permitió a los estudiantes la experiencia de reingeniería y mejora de elementos de diseño que no funcionaron. Las reglas de 1984 permitían específicamente turbocompresores, sobrealimentadores y el uso de óxido nitroso, pero el motor tenía que respirar a través de un 25. Orificio de salida de 4 mm de la fundición del carburador (1984 fue mucho antes de la inyección electrónica de combustible). Las restricciones de admisión del motor se hicieron más estrictas a medida que los autos se volvían más rápidos año tras año a medida que se transmitían conocimientos dentro y entre los equipos. Además, se promulgó una regla de distancia entre ejes de 65 a 100 pulgadas, al igual que una regla que exigía que todos los vehículos tuvieran una “carrocería que se parezca a un automóvil 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 sede 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 reflejaba las competencias SAE Mini-Baja, donde debían diseñar y construir. un vehículo para producción en serie limitada.
General Motors fue sede de la competencia en 1991, Ford Motor Co. en 1992 y Chrysler Corp. en 1993. Después de la competencia de 1992, los tres formaron un consorcio para ejecutar la Fórmula SAE.
Al finalizar el concurso de 2008, el consorcio dejó de existir. El evento ahora está financiado por SAE a través de patrocinios y donaciones de empresas junto con las tarifas de inscripción de los equipos.
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