Formula Student como laboratorio de innovación docente: optimización biomecánica de la posición de conducción

Resumen

Formula Student es una competición internacional que promueve el Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) al desafiar a estudiantes de ingeniería a diseñar, fabricar y competir con monoplazas de estilo Fórmula 1 desarrollados íntegramente por ellos. Este programa educativo está orientado al desarrollo de habilidades prácticas en ingeniería, gestión de proyectos y trabajo en equipo y proporciona a los estudiantes una experiencia integral en el diseño y fabricación de vehículos de alto rendimiento. Los equipos deben cumplir con estrictas normativas técnicas y de seguridad. En la competición deben superar tanto pruebas dinámicas en pista como pruebas estáticas; estas últimas consisten en evaluaciones de diseño, costos y estrategia comercial y se desarrollan frente a jueces que poseen una amplia experiencia en la industria de la automoción.

El equipo BCNeMotorsport de la Universitat Politècnica de Catalunya está integrado mayoritariamente por estudiantes de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona y de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona y es la evolución del equipo ETSEIB-Motorsport, primer equipo español que participó en la competición Formula Student y que no ha dejado de hacerlo desde el año 2008.

A partir de observaciones de pilotos y jueces, se identificaron deficiencias ergonómicas en vehículos de temporadas anteriores. Para intentar solucionar estas deficiencias, y aprovechando el rediseño de la geometría para el modelo CAT17, se realizó un análisis biomecánico de la posición de conducción de los pilotos. Este análisis se llevó a cabo en un prototipo de madera que permite configurar distintas posiciones de conducción de forma rápida, ajustando: la altura, distancia, inclinación y rotación máxima del volante; el ángulo del asiento; la altura y distancia de los pedales; y el ángulo de salida de las piernas. Para capturar los datos biomecánicos, se utilizaron 16 cámaras infrarrojas que registraron la posición de 31 marcadores colocados en el cuerpo de los pilotos. En el estudio participaron tres pilotos que realizaron movimientos esenciales de conducción, como giros de volante y activación de los pedales.

Los datos obtenidos se procesaron con el software OpenSim y permitieron analizar la evolución de la posición del centro de gravedad del piloto en cada configuración del prototipo. Se seleccionó la configuración que reduce la altura del centro de gravedad del piloto y que lo acerca lo máximo posible al suelo para mejorar la estabilidad y el rendimiento del vehículo en pista. Finalmente, se rediseñaron elementos clave, como el asiento, los pedales, el volante y la geometría del monocasco y se logró una posición de conducción adaptable a las distintas características físicas de los pilotos que conducirán el vehículo durante esta temporada.

Este trabajo refleja no solo una mejora tangible en el diseño del vehículo, sino también el valor del ABP como herramienta formativa en ingeniería, al integrar de forma práctica y colaborativa la adquisición de competencias técnicas y transversales en un entorno de alta exigencia.