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ENERGÍA MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
No. 7 Vol. 1 / 2018 (14) ISSN 1390 - 7395 (8/14)
ESPE
Artículo Cientíco / Scientic Paper
1. INTRODUCCIÓN
Inicialmente, la construcción de carrocerías en el
desarrollo de vehículos fue un aspecto estético. No fue
hasta el año 1914, en el que se desarrolló, bajo estudios
uidodinámicos, el vehículo Rumpler Trofenwagen,
seguido del Alfa Ricotti. Con dichos estudios se
determinó que los segundos iban de mano con la
aerodinámica del vehículo [1]. No hay seguramente
otro aspecto de la tecnología de los coches de
competición que haya tenido una inuencia mayor en
el rendimiento, como el desarrollo de la aerodinámica.
En todos los campeonatos automovilísticos del
mundo, como los de Fórmula 1, CART y Fórmula 3,
el factor aerodinámico es el elemento más importante
en el rendimiento de los vehículos para mejorar las
prestaciones [2].
En una competencia Fórmula SAE, la carrocería
es una parte esencial del monoplaza, debido a que
esta da la forma geométrica del vehículo, que es la
parte estética. Una buena aerodinámica favorece al
desempeño en pista del vehículo, alcanzando mayores
velocidades en rectas de un circuito, así como también
en curvas por medio del incremento de la fuerza
normal que ejerce este en la pista. Además, se puede
utilizar un ujo de aire adicional para el sistema de
refrigeración y con una buena geometría se puede
evitar cambios de temperatura y turbulencias dentro
de la cabina del conductor, así como proteger a los
peatones en caso de colisión. Estas ventajas además
de mejorar el vehículo en pista, se relacionan con
la reducción del consumo de energía para el motor.
En un monoplaza eléctrico la necesidad de diseñar
y construir una carrocería ligera, rígida y totalmente
hermética es de vital importancia para garantizar la
seguridad del conductor [3].
2. MÉTODOS Y MATERIALES
Para el diseño inicial de la carrocería del vehículo,
a más del conocimiento del reglamento establecido
para carrocerías, es necesario tener el diseño de
sistemas importantes como el chasis, sistema de
suspensión, atenuador de impactos, etc. Los mismos
sistemas no establecen la forma de la carrocería del
vehículo, sino que dan limitaciones para el diseño del
mismo. Además, es necesario conocer la ubicación
de elementos del sistema eléctrico y de refrigeración
como la batería, controlador, motor del vehículo,
radiador, cañerías y depósitos de agua. Dichos
sistemas se pueden visualizar en la gura 1.
Figura 1. Modelo CAD de los componentes mecánicos y
eléctricos del vehículo
2.2. Dispositivos aerodinámicos
En un vehículo de competencia, el desplazamiento
en curva a mayor velocidad representa una ventaja.
La fuerza centrífuga ayuda o impide que el vehículo
se desplace a menor o mayor velocidad en curva,
la misma actúa sobre un cuerpo que tiene su centro
de gravedad a una altura h, desde la supercie de
rodadura, originando esfuerzos laterales, que deben
ser compensados por la adhesión de los neumáticos
en un momento de posible vuelco. Al aumentar la
velocidad, el vehículo puede perder su adherencia y
su trayectoria [4].
El uso de alerones puede aumentar la adherencia del
vehículo a la pista, garantizando una mayor velocidad
en curva. Estos dispositivos pueden represar una
ventaja o desventaja para el rendimiento del vehículo,
ya que al ser piezas adicionales representan un aumento
de peso. Considerando que el peso del monoplaza
con el conductor es de 300 Kg, el uso de alerones se
omite para el diseño, debido a que en comparación a
otros equipos que usan alerones en sus monoplazas,
el peso total es muy inferior a los 300 kg. Además, se
considera un inconveniente la falta de experiencia en
procesos de manufactura con materiales ligeros como
la bra de carbono.
Lo ideal es que un vehículo de competencia tenga
el coeciente aerodinámico de arrastre lo más bajo
posible, esto indica que el coche podrá desplazarse
con menor carga frontal. El coeciente de arrastre y de
sustentación de un vehículo de competencia efectivo
se muestra en la gura 2.
GRANDA MOROCHO L., AERODINÁMICA DE LA CARROCERÍA DEL VEHÍCULO DE COMPETENCIA FÓRMULA SAE ELÉCTRICO