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lunes, 6 de abril de 2015

DETERMINACIÓN DE LA ALTIMETRÍA DEL CIRCUITO DE ROTTERDAM SOBRE LA TRAZADA ÓPTIMA

Un buen vehículo no sirve de nada sin un buen piloto y una buena estrategia de conducción eficiente. Para determinar la estrategia, es muy importante conocer la altimetría del circuito, en éste caso de Rotterdam, saber sus pendientes.


Un equipo de alumnos del IES Jándula ha estado trabajando sobre la información que disponemos del circuito. Primero, se ha determinado la trazada óptima, que es el camino que un vehículo debería seguir para conseguir circular con el menor consumo posible de combustible.


Sobre éste circuito y esa trazada, tras identificar cada curva para que sirvan de referencia, se determina la altura punto a punto de la trayectoria óptima.


Y de ésta manera, se obtiene un perfil longitudinal de la altimetría del circuito sobre la trazada, primero sobre papel, a mano (imagen superior) y luego en soporte informático sobre una hoja de cálculo (imagen inferior).


Y éste es el resultado. Un perfil altimétrico en el que se observan las distintas pendientes. Cada línea vertical corresponde a una de las 6 curvas del circuito. Los colores de la altimetría representan las distintas pendientes, rojo para subidas fuertes, rosa para subidas moderadas, azul para terreno horizontal, verde claro para bajadas suaves y verde oscuro para bajadas fuertes.

 

Y esa información, con las curvas y los códigos de colores, se plasma sobre la trazada óptima en el circuito de Rotterdam. La información para una buena estrategia ya está elaborada.

domingo, 5 de abril de 2015

DISEÑO 3D DEL LINCE 3.0

El nuevo diseño del Lince 3.0 comienza con la disposición de las tres ruedas, las directrices y la motriz, dispuestas a una distancia de 1500 mm entre ejes, y con una separación entre las ruedas directrices de 500 mm. Ésto, unido al tamaño de las propias ruedas, nos da la disposición inicial.


La carrocería inferior aparece con una anchura máxima que viene  dada por el giro que tienen que dar las ruedas delanteras para conseguir un radio de giro de 6 metros. Incorpora esta parte de la carrocería los carenados de las tres ruedas.


En verde se aprecia el tabique de separación entre el compartimento del piloto y del motor.


La acomodación del piloto dentro del vehículo asegura su comodidad y la correcta visibilidad.


La carrocería superior incorpora el orificio del parabrisas, las dos ventanillas laterales y el hueco superior para la escotilla de acceso.


La superficies transparentes se aprecian en color azul.


Y con la escotilla de acceso colocada, se observan las formas generales del Lince 3.0. Un diseño al mismo tiempo eficaz y elegante.


Un aspecto importante que se ha tenido en cuenta con los prototipos Lince que ha construido el equipo ECO-JÁNDULA del IES Jándula de Andújar (Jaén) ha sido la simplicidad en todos los niveles. Esa simplicidad se aprecia en la siguiente imagen. La carrocería superior solo se quitará para hacer labores de mantenimiento o reparaciones importantes. La escotilla asegura el acceso del conductor y la realización de tareas sencillas en el compartimento del motor, como puede ser el repostar combustible, llenar el depósito de aire del sistema de inyección o revisar el sistema mecánico o eléctrico.


PRUEBAS EN EL TÚNEL DE VIENTO VIRTUAL (II)

Un ensayo realizado en el túnel de viento virtual Autodesk consiste en hacer que el prototipo "atraviese" una pared de aire, para poder visualizar las ondas generadas por el coche en el aire a su paso.


El ensayo se realizó a 30 km/. Sobre el vehículo se sigue apreciando la presión del aire sobre su superficie. Pero lo más importante es la onda que se observa. En la siguiente imagen, que corresponde a la parte más ancha del Lince 3.0, genera una onda en forma elíptica alrededor del vehículo.


En la siguiente imagen, la onda sobre el aire se reduce drásticamente, señal de que el vehículo atraviesa adecuadamente el aire.


En ésta siguiente imagen ya no hay onda alrededor de vehículo. Se aprecian unas zonas de depresión (azul oscuro) en la parte baja del coche.


La estela a 50 cm se aprecia, incluye una pequeña onda y una zona de depresión.


A 1 metro de distancia, la estela se reduce mucho.


Y la estela desaparece del todo a 3 metros de distancia. En una comparación, si el prototipo fuese una embarcación, no dejaría estela sobre el agua.


El diseño, por lo tanto, es muy eficaz bajo el punto de vista aerodinámico. Podemos pasar a la siguiente fase.

PRUEBAS EN EL TÚNEL DE VIENTO VIRTUAL

Una vez diseñado el exterior del prototipo Lince 3.0, lo que procede es evaluar su resistencia aerodinámica.


Para ello se pensó en construir un túnel de viento real, pero el problema era que, estudiando y preguntando a expertos (en éste caso, nuestro antiguo alumno y estudiante de Ingeniería Aeronáutica Nicolás Navea), nos enteramos que el mismo factor en el que se reduce el tamaño del vehículo al construir una maqueta a escala reducida, hay que aumentar la velocidad del aire dentro del túnel de viento.


Es decir, que si hacemos una maqueta del Lince a escala 1:10, y queremos ensayarlo a 30km/h, tendremos que generar una velocidad de aire dentro del túnel de viento de... ¡¡¡300km/h!!! Por eso decidimos buscar un túnel de viento virtual, y lo encontramos en la versión para estudiantes y profesores de Autodesk.


En éstas imágenes se observa la carrocería del Lince 3.0 a una velocidad de 30 km/h (8.3m/s). Se observan en código de colores las presiones del aire sobre el prototipo (que equivale a las velocidades del aire sobre la superficie del coche). El rojo corresponde a alta presión, el azul oscuro a baja presión y la presión atmosférica esta entre las zonas verde claro y azul claro.


Los datos que salen del análisis en el túnel de viento son muy buenos. El Lince 3.0 tiene un coeficiente aerodinámico Cx=0.15. El Toyota Prius tiene un Cx=0.25.


Y tiene una fuerza de frenado a 30 km/h de 1.7N, lo que equivale a... ¡¡¡170 gramos!!! Un dato muy bueno.


Pero no hay nada como la opinión de un experto. Y nosotros lo tenemos en la persona de nuestra antigua alumna y actualmente, Ingeniera Aeronáutica, Fátima Sampedro. Tras analizar los gráficos de los ensayos, nos envió su evaluación, que reproducimos íntegra a continuación:




"He estado analizando detenidamente las imágenes, y la verdad es que tiene todo muy buena pinta.
Eso se puede ver porque el color sobre el diseño es muy uniforme. Lo que hay que intentar evitar es por ejemplo como se observa que sobre la parte de arriba hay una manchita azul oscuro, eso es porque ahí debe de haber algo que no de continuidad al diseño. Mientras el diseño tenga una superficie con cambio de curvatura mínimo no debe de dar problemas. 
Una manera muy sencilla de visualizar que el diseño es correcto, es que en el morro tiene una velocidad de corriente muy alta (tal como aparece en las imágenes esto está genial) y que en seguida se baja la velocidad de corriente y que esto se mantiene a lo largo de la longitud del cuerpo. Esto significa que crea una buena capa limite que le hará deslizarse por el aire.
Tampoco está bien tener puntos muy cercanos a cero, como el azul oscuro, porque esto significa que tenemos puntos de generación de torbellinos que lo que hacen es generar más resistencia.
Así es que yo lo único que intentaría es mirar los puntos azul oscuro, con qué zonas del diseño se corresponden para ver si se pueden retocar. Otra cosa que puede pasar es que realmente ahí no haya nada distinto ni nada y que haya sido un pequeño fallo del software."

Muchísimas gracias, Fátima.

LINCE 3.0. DISEÑOS PRELIMINARES

Todo suele comenzar con un dibujo, y éste fue el primero, con el que se empezó a imaginar lo que sería el Lince 3.0.

Luego, cambió algo y se modificaron las líneas.


Finalmente, las líneas se ajustaron en lo que parecía un diseño coherente, con un alzado y unas secciones. El Lince 3.0 comenzaba a existir.


NUESTRO EQUIPO ES MUY MODESTO (en recursos económicos, recursos técnicos y en conocimientos profundos en distintas áreas de ingeniería), TANTO QUE EL PROCESO DE DISEÑO (que en otros equipos dura apenas un mes, debido a la cantidad de personas implicadas en el mismo con altos conocimientos en diseño industrial) NOS HA LLEVADO, DESDE ÉSTOS PRIMEROS BOCETOS HASTA EL DISEÑO DEFINITIVO, 7 MESES.