Diseño de la carrocería de un vehículo tipo fórmula.

Abstract

El megaproyecto titulado “Fórmula SAE” fue creado con el fin de participar en la competencia Fórmula SAE 2018 que se realizará en Estados Unidos. La competencia consta de pruebas estáticas y dinámicas, las cuales evalúan diferentes aspectos que van desde análisis financieros, diseño del vehículo y análisis aerodinámico, hasta pruebas de aceleración, prueba de frenado e incluso las pruebas en el circuito de carreras. La organización SAE establece los requisitos de la competencia por medio del reglamento, los cuales deben de ser cumplidos por el megaproyecto en cada uno de sus diferentes módulos los cuales son: dirección y suspensión, potencia y frenos, transmisión mecánica, sistema eléctrico y electrónico, estructura, y aerodinámica. El módulo de Aerodinámica busca optimizar la eficiencia del diseño de la carrocería del vehículo tipo fórmula, haciendo que esta sea aerodinámicamente eficiente, buscando obtener un coeficiente de resistencia aerodinámica menor a 1. De acuerdo a datos de competencias anteriores, estos vehículos no alcanzan velocidades mayores a 70 km/h en las curvas, por lo que los alerones traseros y delanteros no causan ningún efecto significativo en su maniobrabilidad. No agregar alerones al diseño aerodinámico también ayuda a mejorar la relación peso-potencia, mitiga errores por tener que instalar más accesorios al vehículo, ayuda a mantener el costo del vehículo bajo y reduce el área frontal del vehículo. Por lo tanto, se buscan diseños de carrocerías simples y que no agreguen cargas aerodinámicas innecesarias a los vehículos; esto con el fin de maximizar el desempeño del vehículo, mejorando su aceleración y permitiéndole alcanzar la velocidad máxima deseada de por lo menos 120 km/h, pues según el reglamento de Fórmula SAE las velocidades máximas de la prueba no serán de más de 105 km/h. Esto solamente se puede lograr encontrando el diseño que minimice la resistencia aerodinámica, por lo que se investigaron principios básicos de aerodinámica, artículos científicos y reportes de equipos que han participado en años anteriores de la aerodinámica aplicada a sus carrocerías, y las diferentes tendencias que han marcado la aerodinámica en los carros de competición, principalmente los tipo fórmula. Cada una de las secciones del vehículo que conforman la carrocería, como: punta, trompa, pontones y fondo plano, se diseñaron con diferentes curvas y geometrías, las cuales se integraron para conformar la carrocería completa y así analizarla y evaluarla por medio del software ANSYS con lo que se determinó el coeficiente de resistencia aerodinámica de la misma y la dirección del flujo de aire sobre sus superficies. La carrocería se optimizó hasta que esta tuvo un coeficiente de resistencia aerodinámica menor a 0.9 y se comprobó que el vehículo sea capaz de alcanzar la velocidad máxima deseada de por lo menos 120 km/h.