Modelado y caracterización del sistema de refrigeración de un Formula Student para la optimización de su rendimiento

Abstract

[ES] Tras un año de resultados positivos, el equipo se plantea nuevas opciones con las que mejorar el rendimiento de su monoplaza. Entre estas opciones, siempre está presente la reducción de peso respecto al coche diseñado el año anterior, el FSUPV06. En un intento de mejora, para el prototipo del FSUPV06 se intentó reducir el peso del sistema de refrigeración. Sin embargo, tras ciertos problemas de sobrecalentamiento, fue necesario volver a la configuración inicial. El motor es una de las partes más importantes y delicadas del vehículo. Un sobrecalentamiento excesivo podría suponer la rotura de este, complicando la participación del equipo en las competiciones. Por esta razón, es imprescindible realizar estudios previos a la experimentación real, con el objetivo de evitar este tipo de problemas, difícilmente reparables. El presente trabajo consiste en la caracterización del sistema de refrigeración. Para ello, se utilizarán diferentes software, así como la realización de pruebas experimentales, con la intención de obtener la configuración óptima, es decir, aquella configuración radiador-ventilador con la que no se pierda rendimiento de refrigeración, que no aparezcan nuevos problemas y además se consiga la reducción de peso buscada. Además, se describirá de forma detallada el proceso de fabricación de diferentes componentes del sistema. Para conseguir este resultado, se ha propuesto realizar el cambio del ventilador actual por un motor de dron junto con unas palas diseñadas, conjunto con el que el objetivo de reducción de peso sería posible. Sin embargo, es necesario simular y comprobar el rendimiento de refrigeración tanto de forma computacional como experimental permitiendo así que sea posible tomar una decisión final. Finalmente, tras obtener un resultado teórico, se procederá a realizar la prueba real en el monoplaza de forma que se pueda obtener datos reales y comprobar que dicha configuración es la óptima.

[CA] L’equip de Formula Student de la Universitat Politècnica de València, el FSUPV, afronta el sèptim any competint front universitats de tot el món, en diferents països com Alemanya, Holanda, Espanya, etc. Després d’un any de resultats positius, l’equip es planteja noves opcions amb les que millorar el rendiment del seu monoplaça. Entre aquestes opcions, sempre està present la reducció de pes respecte del Fórmula dissenyat l’any anterior, el FSUPV06. En un intent de millora, per al prototip del FSUPV06, es va intentar reduir el pes del sistema de refrigeració. No obstant això, després de certs problemes de sobreescalfament, va ser necessari tornar a la configuració inicial. El motor és una de les parts més importants i delicades del vehicle. Un sobreescalfament podria suposar el trencament d’aquest, complicant la participació de l’equip en les competicions. Per aquesta raó, és imprescindible realitzar estudis previs a l’experimentació real, amb l’objectiu d’evitar aquest tipus de problemes, difícilment reparables. Per això, el present treball consisteix en la caracterització del sistema de refrigeració. Per a aconseguir-ho, s’utilitzaran diferents softwares així com la realització de proves experimentals, amb la intenció d’obtenir la configuració òptima, és a dir, aquella configuració radiadorventilador amb la que no es produeix un descens en el rendiment de refrigeració, no apareguen nous problemes i a més, es consiga la reducció de pes buscada. A més, es descriurà de forma detallada el procés de fabricació de diferents components del sistema. Per a aconseguir aquest resultat, s’ha proposat realitzar el canvi del ventilador actual per un motor de dron junt amb unes pales dissenyades, conjunt amb el qual l’objectiu de reduir pes seria possible. No obstant això, és necessari realitzar simulacions i comprovar el rendiment de refrigeració tant de manera computacional com experimental permetent així que siga possible prendre una decisió final. Finalment, després d’obtenir el resultat teòric, es procedirà a realitzar la prova real en el monoplaça de manera que siga possible obtenir dades reals i comprovar que la configuració és l’òptima.

[EN] After a year of positive results, the team is considering new options to improve the performance of its car. Among these options, there is always the weight reduction compared to the Formula designed the previous year, the FSUPV06. In an attempt to improve, for the FSUPV06 prototype an attempt was made to reduce the weight of the cooling system. However, after some problems with overheating, it was necessary to return to the initial configuration. The engine is one of the most important and delicate parts of the vehicle. Excessive overheating could lead to engine failure, complicating the team s participation in competitions. For this reason, it is essential to carry out studies prior to actual experimentation, in order to avoid this type of problem, which is difficult to repair. The present work consists of the characterization of the cooling system. For this purpose, different software will be used as well as the realization of experimental tests, with the intention of obtaining the optimal configuration, that is to say, that radiator-fan configuration with which the cooling performance is not lost, that no new problems appear and also that the desired weight reduction is achieved. In addition, the manufacturing process of different system components will be described in detail. In order to achieve this result, it has been proposed to replace the current fan with a drone motor together with designed blades, with which the weight reduction objective would be possible. However, it is necessary to simulate and check the cooling performance both in a computational and experimental way, thus allowing a final decision to be made. Finally, after obtaining a theoretical result, the real test will be carried out on the car so that real data can be obtained and it can be checked that this configuration is the optimum one.