En 2016, un equipo de ingenieros y aventureros viajará al desierto sudafricano e intentará convertirse en las primeras personas en conducir un coche a 1000 mph. El vehículo, de fabricación británica, Bloodhound SSC, está diseñado para batir el actual récord mundial de velocidad en tierra de 763 mph y convertirse en el coche más rápido jamás construido.
Sorprendentemente, este increíble objetivo ni siquiera es el principal del proyecto. Batir el récord de velocidad en tierra no es nada nuevo para el Reino Unido, que ha ostentado el título durante 79 de los últimos 100 años – y de forma continuada durante los últimos 32 años, más recientemente con Thrust SSC, pilotado por Andy Green. Pero cuando Green, junto con el anterior poseedor del récord, Richard Noble, y el entonces ministro de Ciencia, Lord Drayson, presentaron Bloodhound en 2008, su objetivo era inspirar a la próxima generación de solucionadores de problemas para que volcaran su gran talento en la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas.
Por supuesto, el otro objetivo era desafiar a los ingenieros del país a llevar a cabo un proyecto de investigación y desarrollo de categoría mundial. Pero ¿por dónde se empieza a diseñar y construir un coche que es cientos de millas por hora más rápido que cualquier otro que haya visto el mundo? Hay tres aspectos principales que considerar. ¿Es lo bastante aerodinámico? ¿Es lo bastante potente? ¿Y es lo bastante resistente?
El escurridizo asunto de la aerodinámica
Cualquiera sabe, solo por haber hecho volar una cometa, que el aire en movimiento encierra una gran potencia. Eso no supone problema si se trabaja a favor del flujo de aire, pero con Bloodhound intentaremos empujar contra él a una velocidad superior a la del sonido. Al desplazar un objeto a través del aire se genera una enorme cantidad de fuerza de resistencia , y cuanto mayor sea el área frontal del objeto, mayor será esa resistencia.
Thrust SSC utilizó dos motores a reacción para proporcionar la potencia. Estos funcionan aspirando aire por la parte delantera, comprimiéndolo, quemando combustible y expulsándolo por la parte trasera para generar empuje. Este tipo de diseño necesita un área frontal grande para que los motores a reacción puedan captar aire suficiente. Pero el análisis demostró que un diseño así nunca podría alcanzar las 1000 mph. El área frontal generaría tanta resistencia que nunca se podría producir con la tecnología actual la potencia suficiente para contrarrestarla. En su lugar, tuvimos que diseñar un vehículo con un área frontal menor, lo que exigió recurrir a un motor de cohete (de eso hablaremos más adelante).
Para comprobar la aerodinámica, se ejecutó un modelo informático en la Universidad de Swansea utilizando un sistema conocido como dinámica de fluidos computacional (CFD). Esto permitió al equipo entender cómo respondería la forma del coche al flujo de aire sobre la carrocería a baja velocidad (subsónica), al acercarse a la barrera del sonido (transónica) y a alta velocidad (supersónica). Como resultado, pudimos simular más de 150 diseños para asegurarnos de que teníamos un vehículo estable a cualquier velocidad.
Impulsar a la bestia
Debido a la necesidad de un área frontal pequeña, los dos motores a reacción serían imposibles. La solución fue combinar un único motor a reacción con potencia de cohete. Los cohetes pueden producir una potencia increíble, ya sea quemando una mezcla de combustible líquido y oxígeno líquido, o encendiendo una mezcla explosiva de combustible sólido y oxidante. El problema de ambos modelos son los productos químicos. El oxígeno líquido es muy difícil de manejar y debe mantenerse a -182 °C. Los cohetes con combustible sólido, una vez encendidos, no pueden detenerse hasta que se consume todo el combustible. Una vez más, se necesitaba una tercera vía.
Seleccionamos un cohete híbrido que utiliza peróxido de hidrógeno muy puro (el mismo producto que quizá uses para aclararte el pelo) como oxidante y un grano de caucho como combustible. Esto significaba que podíamos cortar el flujo de oxidante y detener la explosión, obteniendo así un cohete controlable.
Pero esto planteó otro problema: cómo introducir el oxidante en el cohete. Para una solución adecuada a un récord de velocidad en tierra, utilizamos un motor de un deportivo Jaguar de alta potencia para accionar una bomba de combustible capaz de suministrar 1000 litros de peróxido al cohete en 20 segundos. Entre estos tres motores deberían bastar para llevarnos a 1000 mph.
Mantener todo unido
Otra preocupación es que todos los componentes del coche están sometidos a presiones enormes. Por ejemplo, la parte exterior de las ruedas gira tan rápido que genera una fuerza 50 000 veces superior a la gravedad terrestre. Esto significa que cada gramo de material tiene una masa efectiva de 50 kg. Mientras tanto, el eje que acciona la bomba de combustible debe soportar un par considerable al mover un líquido que erosionaría muchos materiales.
Para superar estos retos, las ruedas se forjaron a partir de un único bloque de aluminio de alta calidad. Así se garantizó que los granos de metal que componían el bloque estuvieran todos alineados, lo que reducía las probabilidades de un defecto o una rotura. La carrocería del coche se ha fabricado con fibra de carbono para garantizar una estructura ligera pero increíblemente resistente. Y el eje de accionamiento de la bomba de combustible está fabricado en Custom 465, un material químicamente inerte pero lo bastante resistente como para accionar la bomba. Después, sometimos cada componente a rigurosas pruebas para reproducir las fuerzas que experimentará durante el intento de récord.
Todos estos problemas muestran que diseñar y construir un coche como Bloodhound exige una enorme cantidad de conocimientos especializados. Desde los químicos que desarrollan los materiales hasta los ingenieros que determinan cómo fabricar los componentes e integrarlos en un único sistema funcional, batir el récord de velocidad en tierra es un proyecto de colaboración en el que participan muchas más personas que solo el piloto. Cuando el coche realice en 2016 su intento de récord, que pondrá los nervios a flor de piel, será como si todos ellos estuvieran en la cabina junto a él.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica el respaldo del Foro Económico Mundial a las opiniones expresadas.
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Autor: Phil Spiers es responsable de ensayos estructurales en el Advanced Manufacturing Research Centre, Universidad de Sheffield.
Imagen: Un trabajador de Albania suelda piezas de maquinaria agrícola en una fábrica. REUTERS/Kostas Tsironis.
