Metodología para el diseño y optimización de vehículos de competición

Abstract

El objetivo principal de la presente tesis es el de proponer una metodología general de diseño y optimización de vehículos de competición cuya aplicación resulte sencilla y asequible para el mayor número posible de equipos de desarrollo, mediante el uso de técnicas y herramientas ingenieriles modernas de diseño y simulación tales como sistemas de adquisición de datos, programas de diseño por ordenador CAD 3D, programas de análisis de elementos finitos, de simulación dinámica multicuerpo y CFD. Dicha metodología será descrita paso a paso de la forma más general posible. En el desarrollo de la metodología se hace especial hincapié en ciertos sistemas críticos que tienen una mayor influencia sobre el rendimiento final del vehículo, así como en la integración de dichos sistemas dentro del vehículo completo. Estos sistemas son los que con mayor asiduidad deben ser definidos por los equipos de desarrollo de un vehículo de competición: bastidor, suspensión y dirección y diseño aerodinámico. En primer lugar se realiza una revisión bibliográfica crítica exhaustiva de las diferentes publicaciones relacionadas con el diseño y optimización de vehículos de competición, en especial sobre aquellas que tratan de establecer una metodología general de desarrollo. Mediante la revisión se muestran los aspectos generales de las teorías más representativas que respaldan cada uno de los pasos de diseño y se establecen referencias que ayudan a la profundización en cada uno de los apartados. A continuación se describe en detalle cada uno de los pasos de la metodología propuesta de diseño y optimización de vehículos de competición, comenzando por el análisis e identificación de posibles deficiencias y áreas de mejora del vehículo original, si existe, y la definición de las condiciones de contorno del proyecto. Los siguientes pasos describen los procesos de diseño y las fases de optimización de cada uno de los subsistemas del vehículo que darán como resultado la definición intermedia del vehículo completo. Dicho diseño intermedio se fabrica e instrumenta para someterlo a ensayos reales y analizar su comportamiento, obteniéndose los valores de las variables que servirán como datos de entrada en la segunda fase de optimización de diseño. Por último se describe la aplicación de la metodología al diseño y optimización de un vehículo de competición de categoría “CM” dentro del Campeonato de España de Montaña. Al igual que la descripción de la metodología, el ejemplo de aplicación se centra en aquellas áreas que se considera que tienen una mayor influencia sobre el comportamiento dinámico. La evaluación final del cumplimiento de los objetivos de desarrollo muestra que éstos se han cumplido plenamente y el vehículo compite en diversos campeonatos nacionales e internaciones en los que ha conseguido múltiples victorias. Por tanto, puede decirse que se ha realizado satisfactoriamente el diseño y optimización de un vehículo de competición siguiendo la metodología propuesta. Durante la realización de este trabajo y como consecuencia del mismo se publicaron tres artículos en conferencias y publicaciones internacionales