Diseño de un atenuador de impactos para vehículos de competición Formula Student

Abstract

El objeto de este TFG es el diseño de un atenuador de impactos frontal para el vehículo de competición Fstudent del equipo Fórmula UPV, que participa en la competición internacional Formula Student (serie de competiciones FSAE). La competición consiste en diseñar, construir y finalmente probar en circuito un vehículo de competición tipo formula, perfectamente funcional, destinado a un mercado ficticio de corredores aficionados. Asimismo, se debe elaborar un plan de fabricación para una demanda estimada en 1000 vehículos por año. El objeto de este TFG es el diseño de un atenuador de impactos frontal para el vehículo de competición Fstudent del equipo Fórmula UPV, que participa en la competición internacional Formula Student (serie de competiciones FSAE). La competición consiste en diseñar, construir y finalmente probar en circuito un vehículo de competición tipo formula, perfectamente funcional, destinado a un mercado ficticio de corredores aficionados. Asimismo, se debe elaborar un plan de fabricación para una demanda estimada en 1000 vehículos por año. El atenuador de impactos ha sido diseñado para cumplir los requisitos de seguridad establecidos en las reglas de competición FSAE 2014. Se han valorado a lo largo del proyecto diferentes geometrías y materiales de construcción. Finalmente se ha definido para el elemento absorbedor de energía, una geometría en forma de tronco de pirámide, con base de apoyo en toda la superficie delantera del mamparo frontal del chasis, y con un volumen total de 19.3 litros, utilizando como material de construcción espumas poliméricas de densidad promedio 45 kg/m3. El elemento absorbedor se monta sobre una placa antiintrusión de 4mm de espesor de una aleación Al-Mg 5083. Para la validación del diseño del atenuador de impactos y la verificación del cumplimiento de requisitos funcionales de FSAE, se han realizado ensayos cuasiestáticos. Se ha obtenido una capacidad de absorción de energía superior a 8000 J, con valores de aceleración máxima menores que 35g y valores de aceleración media durante el impacto inferiores a 13g. Estas prestaciones superan holgadamente los requisitos mínimos: Energía mínima >7350 J, aceleración máxima <40g y aceleración media < 20g. El estudio de costes de fabricación muestra que el atenuador de impactos diseñado en el proyecto, XPS UPV 2014, resulta además notablemente más barato que la adquisición del atenuador ya homologado FSAE Standard que propone la organización como alternativa a la fabricación por cada equipo de este componente. El ahorro teórico para el equipo es aún más relevante teniendo en cuenta que el plan de fabricación es de 1000 vehículos/año. El trabajo realizado incluye planos detallados para el diseño y fabricación de los componentes del atenuador. Se incluye también toda la documentación gráfica, tablas de costes y registros, con el formato adecuado para que puedan ser valorados durante la competición.