Estudio aerodinámico y proceso de fabricación de un carenado de motocicleta de competición (TFG)

Este proyecto nace motivado a raíz de la inscripción de un grupo interdisciplinar de alumnos de la Universitat Jaume I de Castellón (UJI) para participar en la IV edición de la competición internacional universitaria Motostudent, bajo el nombre de UJI Electric Racing Team. En la competición Motostudent, que se celebrará en octubre de 2016, los estudiantes de las diversas universidades deberán desarrollar una motocicleta de competición, con una ciertas restricciones, ua que también se premia la innovación, y con igualdad de condiciones en cuanto a la mecánica se refiere, ya que algunas piezas claves como motor, llantas, etc son las mismas para todos los equipos.

Las técnicas y metodología propuesta en este proyecto se continuarán utilizando en adelante hasta obtener la versión definitiva del carenado utilizado por parte del equipo de competición UJI Electric Racing Team.

En este sentido, los programas computacionales sobre los cuales se ha apoyado el desarrollo del presente proyecto han sido SolidWorks, ANSYS-CFX y SolidCAM. El primero ha servido para realizar el modelo tridimensional de la moto y hacer las pruebas del carenado. El modelo 3D a servido de entrada para el estudio aerodinámico en ANSYS-CFX. Finalmente, para visualizar el proceso de fabricación de los moldes para la creación del carenado se ha utilizado el SolidCAM

Se realizaron dos modelados de carenados diferentes. Con el primero se realizó un prototipado con una impresora 3D (prusa i3) en escala 1:10.

Se ensayó en un túnel de viento propiedad de la universidad (Imagen de la derecha) y se compararon los datos con los obtenidos en el ANSYS. De esta manera establecimos las condiciones de configuración para el software de CFX, de manera que si realizamos cambios sabemos que van a ser muy similares a los reales.

Se realizó un segundo diseño del carenado, el cual se puede ver en la Imagen inferior, con cambios para mejorar la aerodinámica a la vista de los resultados, realizando más aberturas para mejorar la refrigeración de los componentes motrices.

Como el vehículo será de propulsión eléctrica es muy necesaria una buena refrigeración, ya que de esto depende el rendimiento tanto del motor como de las baterías.

En este segundo diseño hemos llevado las líneas de refrigeración por donde nos interesaban sacando calor del interior y utilizando la parte posterior del colín para la salida del aire caliente también. Por el contrario hemos disminuido un poco las prestaciones aerodinámicas, aún así se mantienen dentro de los parámetros considerados bajos para una motocicleta de competición.

En cuanto al proceso de fabricación se realizó un pequeño estudio de materiales, donde se compararon los materiales más utilizados por el mundo de la competición la fibra de vidrio y la de carbono. Obviamente en este sentido el mejor material es la fibra de carbono por sus propiedades mecánicas y debido a su baja densidad, por el contrario el precio es más elevado.

Se investigó también respecto a los procesos productivos con fibra de carbono y se describió el proceso a seguir para fabricar el carenado. Aprovechando el modelado con el SolidWorks, se realizó una simulación con el SolidCAM para la fabricación de los moldes del carenado.