Diseño y construcción de un vehículo ultraeficiente, fase III.

Abstract

El presente proyecto consistió en la continuación de la construcción de un vehículo ultraeficiente para participar en la competencia Shell Eco-Marathon 2016, dentro la categoría prototipo etanol. Ésta es una competencia organizada por Shell Internacional, que se lleva a cabo en Detroit, Michigan donde los estudiantes deben diseñar, construir y manejar vehículos que alcancen consumos de combustible altamente eficientes. El equipo ganador es aquel que recorra la mayor distancia con la menor cantidad de combustible. El trabajo se dividió en cuatro módulos que fueron: Arranque en frío, eficiencia volumétrica, diseño de perfiles de puestos de los integrantes del equipo Taq Balam, procedimientos de compras y requisitos de la inspección técnica y estudio de mercadeo para empresas copartícipes.

El módulo de arranque en frío presentó las modificaciones que se realizaron a un motor Honda GXH50 para que, además de utilizar etanol combustible y un kit de inyección electrónica, tuviera un buen desempeño durante el arranque en frío. Para ello, fue necesario realizar un balance de masa y energía cuyo resultado fue que el requerimiento de etanol del motor era de 10.65 g/min para un flujo de aire de 89.86 g/min, para poder conservar una relación aire combustible de 9. Además, se encontró que únicamente estaba reaccionando el 26.6% del etanol entrante lo que quiere decir que no había suficiente aire en exceso dentro de la cámara o que la presión no era la adecuada. Además, también se modificó el factor de enriquecimiento antes del arranque y se determinó una relación dependiente de la temperatura inicial del motor con una curva exponencial 𝑦 = 1.9593𝑒0.059𝑥 para un rango de temperaturas entre 22.4°C y 25°C y a una presión barométrica de 102.6 kPa.

Se determinó también que el ángulo de retraso de chispa que hacía que el motor funcione de la mejor manera y que hacía que la conversión de etanol mejorara era de -20°, ya que al utilizar este ángulo, el porcentaje de etanol que reaccionó fue de 66% y el motor estuvo encendido durante 12 minutos.

El módulo de eficiencia volumétrica tenía como objetivo utilizar modelos matemáticos para predecir la eficiencia volumétrica a través de un análisis de fenómenos transporte (flujo de fluidos, transferencia de calor y transferencia de masa) y balances de energía para tener un mejor desempeño del motor en las etapas de arranque, ralentí y aceleración. Como principales resultados se obtuvieron un modelo, como herramienta, en donde se describe el torque generado por el motor en función de la masa de aire que entra al motor (𝑋1), la velocidad del motor (𝑋2) y el ángulo de retraso de la chispa (𝑋3) con la forma: 𝑦 = 3.1966 + 58.9119 ∙ 𝑋1 + (1.2237 ∙ 10−5) 𝑋2 + 0.0556𝑋3, la cual se utilizó para poder simular el comportamiento del estado ralentí del motor. Esta simulación ayudó a determinar cómo los parámetros mencionados anteriormente influyen en la eficiencia volumétrica del motor. Tomando en consideración lo anterior, se llegó a modificar los valores de la misma para cada presión y velocidad del motor, suavizando la superficie de eficiencia volumétrica y mejorar el estado ralentí del motor.

El módulo de perfiles de puestos y procedimientos de compras buscaba dejar documentación y procedimientos fundamentados para que los siguientes equipos puedan continuar con el trabajo de una manera más fácil. Para los perfiles de puestos se detallaron siete puestos claves para conformar el equipo y se propuso un sistema de selección de personas. Por otro lado, para los procesos de compras se dividieron estos en dos grandes áreas, compras locales y externas, y a la vez la primera área de vio subdividida en obtención de fondos para gastos y compras mayores y menores a Q.900.00. A esto le complementó un cronograma, reduciendo así la dependencia de personas específicas para la gestión de los procesos. La gestión del transporte de dividió en actividades para obtención de permiso de exportación temporal, obtención de documentos para gestión de aduana en Estados Unidos y las tareas globales para preparar el vehículo y sus herramientas para el transporte.

Esto también se acompaña de un cronograma y se adiciona el presupuesto que totaliza Q40,247.47 para las actividades de transporte. El último módulo tenía como objetivo hacer una propuesta de perfil de entidades copartícipes, un plan de comunicación del equipo Taq Balam y un manual de procedimientos administrativos de preparación, inscripción y cumplimiento de inspecciones técnicas de la competencia. Se procedió Repartiendo una encuesta a diferentes empresas del sector privado en Guatemala tomando en cuenta tanto los intereses y comportamiento de consumo de las entidades, como los atributos que ofrecía el proyecto a las mismas. Por otro lado, el plan de comunicación establecido, detalló el procedimiento de ejecución de los cinco diferentes tipos de actividad que lo conformaban. Llevando a cabo este último, se proyectó aumentar el impacto social y mediático del proyecto.

Por último, el manual de procesos administrativos se formó tomando en cuenta todos los procesos preparativos necesarios para la competencia. Incluyendo también, la recopilación de información referente a los procedimientos de inscripción y obtención de certificado de pruebas técnicas, indispensables para adquirir el derecho a competir en el circuito de la Shell Eco-marathon.