Diseño del Paquete de un Vehículo de carreras Formula Student Aerodinámico

Autores Maya Zavala Hugo López Guzmán Aldo Balderas Pérez Carlos Arturo Juárez Ríos Higinio Márquez Jaime Luis Sergio

Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Guanajuato

Introducción En la actualidad, los automóviles tipo Fórmula se asemejan más a un avión de combate que a un auto típico de ciudad. Este tipo de autos tienen por su naturaleza competitiva la posibilidad de probar tecnologías nuevas tales como sensores, telemetría, materiales, electrónica, aerodinámica, ahorro de combustible, de bajas emisiones, que posterior-mente pueden aplicarse en las industrias de: Automotriz, Aeronáutica, Electrónica, por mencionar algunas. Un ejemplo del potencial de esta industria es la Fórmula 1, donde según Forbes, en los últimos 5 años el crecimiento en los ingresos ha sido de alrededor de 31.7% a más de 1.6 billones de USD, teniendo ganancias de 378 millones de USD

Metodología

Ventajas Aerodinámicas

Alcanzar mayores velocidades en las rectas de un circuito o pista por medio de la reducción del arrastre aerodinámico; o también incrementar la fuerza normal que ejerce el vehículo sobre la pista (downforce en inglés) sin tener un peso considerablemente mayor, esto permite tomar las cur-vas a mayor velocidad sin perder el control del vehículo por medio de una mejor tracción entre los neumáticos y el sue-lo; y por último se puede reducir de manera significativa la distancia de frenado, esto haciendo al vehículo más manio-brable. Estas ventajas además de mejorar el desempeño del vehículo contribuyen directamente en una reducción en el consumo de combustible, así como en una configuración de mayor seguridad para el piloto.

Resultados Para los resultados en la sección de 2D se obtuvieron coeficientes de levantamiento y de arrastre, así como contornos del coeficiente de presión, energía turbulenta cinética, lí-neas de flujo para diferentes ángulos de ataque, esto con el propósito de obtener el án-gulo de ataque en el cual el coeficiente de levantamiento es el mayor y el coeficiente de arrastre el más bajo.

Los resultados obtenidos por parte de la simulación 3D constan de diferentes elementos analizados. Los elementos analizados fueron el alerón delantero, ale-rón trasero, y el vehículo completo integrando todos

los componentes aerodinámicos, los resultados obtenidos fue-ron el coeficiente de levantamiento y el coeficiente de arrastre, así como el contorno de coeficiente de presiones sobre la geo-

metría, el contornó de volumétrico, el contorno de en el fluido alrededor del vehículo y las líneas de flujo.

PC PC

Conclusiones la eficiencia del alerón trasero y delantero depende del ángulo de ataque que se seleccione para cada perfil que se utilizó. Los valores de sustentación negativa y arrastre dependen directamente de la velocidad, pero se pueden diseñar los com-ponentes aerodinámicos para tener mejor tracción sin aumentar mucho el arras-tre. Los Métodos CFD y de túnel de viento, pueden ser muy útiles sobre todo en las etapas tempranas de diseño del paquete aerodinámico de un vehículo de carreras.

Referencias Smith, C. “Formula One's Most Valuable Teams”. En Revista Forbes. Consultado 15 de

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Anderson, J. D. Jr. Computational Fluid Dynamics: The Basics with Applications. Primera Edición. McGraw-Hill, 1995.

5to. Concurso de Proyectos Académicos