REVISTA JUVENTUDYCIENCIASOLIDARIA: Enelcaminodelainvestigación ConstruccióndeunFórmulaSAE-Matovelle1 JuanJoseAriasPacurucu,BryanJoelHolguínHerrera,ElkinFernandoGordilloTenepaguay,ArielMateoLojaFarez,GeorgeStevenUrgilesDominguez,JonnathanJavierZhunioJarro,FátimaRashellCarriónCedillo,DannyAldahirPaladinesCórdova Minombrees JuanJoseAriasPacurucu , nacíenCuencaEcuador,el18denoviembre del2006.Actualmentecursoeltercero deBachilleratoenElectromécanicaAuto- motriz,enlaUnidadEducativaParticular MisionerosOblatos;meapasionaeldeporte específicamenteelfútbolmisueñoesjugar enligasmayores. Minombrees BryanJoelHolguín Herrera ,nacíenCuenca-Ecuador,el15 demarzodel2006yactualmentecursoel tercerodeBachilleratoenElectromecánica Automotriz,enlaUnidadEducativa ParticularMisionerosOblatos;meapasiona sabersobreautosdecompetición. Minombrees ElkinFernandoGordillo Tenepaguay ,nacíenCuenca-Ecuador,el 20dejuliodel2006.Actualmentecursoel tercerodeBachilleratoenElectromecánica Automotriz,enlaUnidadEducativaPar- ticularMisionerosOblatos.Miaspiraciónes serunIngenieroAutomotrizyespecialmente endiseñoautomotriz. ArielMateoLojaFarez ,nacíen Cuenca-Ecuador,el14dejuniodel2006. Actualmentecursoeltercerodebachillerato enElectromecánicaAutomotriz,enla UnidadEducativaParticularMisioneros Oblatos;megustaescucharmúsica,la lecturaypracticarelbox.Miaspiración esestudiararquitecturaycontinuarconel boxeo. Minombrees GeorgeStevenUrgiles Domínguez ,nacíenCuenca-Ecuador,el 6deseptiembredel2006.Actualmente cursoeltercerodebachilleratoenElec- tromecánicaAutomotriz,enlaUnidad EducativaParticularMisionerosOblatos. Enmitiempolibrepraticodeportecomo fútbol,vóleyybásquet,miaspiraciónes estudiaraeronáutica. JonnathanJavierZhunioJarro , nacíenCuenca-Ecuador,el5deenero del2007.Actualmentecursoeltercero debachilleratoenElectromécanicaAuto- motriz,enlaUnidadEducativaParticular MisionerosOblatos.Enmitiempolibre practicodeportecomofútbol.Después delcolegioquisieraestudiarpsicologíao ingenieríaautomotriz. Minombrees FátimaRashellCar- riónCedillo ,nacíenCuenca-Ecuador,el 2dejuniodel2008.Actualmentecursoel primerodebachilleratoenElectromecánica Automotriz,enlaUnidadEducativa ParticularMisionerosOblatos;enunfuturo quisieraestudiareningenieríaautomotriz. DannyAldahirPaladinesCórdova , nacíenCuenca-Ecuadorel14dediciembre del2008.Actualmentecursoelprimero debachilleratoenElectromecánicaAuto- motriz,enlaUnidadEducativaParticular MisionerosOblatos.Enelfuturoquisiera conocerunaensambladoradevehículosy tenermipropiaempresadevehículos. 98
Enelcaminodelainvestigación 99 Resumen LaconstruccióndelvehículomonoplazaFormulastu- dentSAE,nacecomounainiciativadetodoesteequipo deestudiantes,comounamaneradehaceralgodife- renteenlaciudadaniveldeeducaciónsecundariaya queestostemassetratanúnicamenteanivelsuperior. Apartedeserlospioneros,queremostambiénrecu- perarlaimagenyelprestigioqueteníanuestraIns- titucióneneláreadelamecánicaautomotriz,otrora muyreconocidaenlacomunidadcuencana. Larealizacióndeesteproyectobuscagenerarlassi- guientesfortalezas: • Incrementodeconocimientos: Losestudian- testendránconocimientoselevadosdeingeniería automotrizenelámbitodediseñoyconstrucción. • Usodeherramientasespecializadas: Los estudiantesaprenderánautilizarSolidWorks,un softwaredediseñoPremiumquelesotorgará mayorescompetenciasensuhojadevida. • Basededatos: Elcolegiotendráporprimera vezinformaciónrelevantedecómosediseñóy construyóelvehículoparafuturosFormulaSAE. • Motivación: Losestudiantesalverelproducto finaloptaranporseguirlacarreraviendoque mecánicaautomotrizesunacarreraprometedora yextraordinaria. • Procesosdemanufactura: Losestudiantes aprenderánmetodologíasdecorteysoldadura avanzados • Trabajoenequipo: Losestudiantesfortale- ceránladisciplinadetrabajarenequipomisma quellevaatenerunamejoracontinuaensuvida profesional. Palabrasclave: FórmulaSAE,vehículo,mecánica Explicacióndeltema LaFórmulaSAEnaceen1982yesunacompetencia entreinstitucionesanivelmundialconelfindedise- ñar,construirycompetirconunvehículomonoplaza queestableceydesarrollatecnologíadeacuerdoalas condicionesdelpaísysusrecursosdisponibles[1],[2]. Elobjetivodeesteproyectoconsisteendiseñary construirdesdecerounvehículodecompetencia.Se requieredeunchasís,únicoyresistenteaimpactos. Lacarroceríadebeteneruncolorespecíficoyatrac- tivo.Lasuspensióndebesereficienteymantenerel vehículoestable.Eltrendepotenciadebecumplir conlosrequerimientosimpuestosporlacompetencia, siendocrucialqueelvehículofórmulaSAEalcanceuna velocidadmáxima90km/h.Elsistemadefrenosdebe sermuyeficiente,esdecir,sufrenadodebesuperar el95%enrelaciónpeso–velocidad,locualpermite alvehículodetenerseconefectividad.Elsistemade direccióndebeserprecisoenlascurvasynotendera inclinarelvolanteenrectas.Engeneralelvehículono debesobrepasarlos85kilogramosdepeso[3]. Diseñoyconstruccióndel"Matovelle1"Chasis Paraelprimerdiseñodelchasisutilizamoselprograma SolidWorks ® dondenospermitediseñarycorregirel chasis[3],[4],[5].Paradiseñarseconsideranlossi- guientesfactores: Figura1. ConstruccióndelaparteinferiordelchazisFuente:Autores 1. Geometríadelvehículo(largo:3,80cmyancho 1,60cm);
100 JuventudyCienciaSolidaria 2.Peso(máximo85kg);3.Resistenciaalimpacto Comosegundopaso,construimoselchasísconcar- rizoyaqueesunmaterialmaleableyfácildemanipular, comoseindicaenlasiguientefigura. Figura2. ConstruccióndelasparteslateralesdelchasisFuente:Autores Figura3. DiseñofinalencarrizodelchasisFórmulaSAE MATOVELLEFuente:Autores Unavezterminadoelchasísdecarrizo,serealizael diseñodelchasísconacerodealtaresistencia,especí- ficamenteuntubonegrode1x2InNTEINEN2415 gradoA[4]. Figura4. DiseñofinaldelchasisentubonegrodelFór- mulaSAEFuente:Autores TransmisiónMotor SeusaráelmotordeunaYamaha750CDIquenosda unavelocidadmáximadeaproximadamente140km/h yunaaceleraciónde0a100kmen14segundos[3]. Catalina–piñón Laeleccióndelacatalinaypiñónsebasaenuncatál- ogodondelamejorrelaciónesde48dientesdela catalinay17dientesdelpiñón,dándonosunamejor velocidad. Neumáticos Figura5. Vistalateraldelchasisconlosneumáticosrin 13tiposemi slick Fuente:Autores Paralaeleccióndelosneumáticosseestablecela condicióndevelocidadyestabilidadporellolascarac- terísticasdelosmismossonneumáticos255/65RIN 13tiposemi slick . Dirección Elsistemadedirecciónestárealizadoconlossiguientes elementos:1. Volantetipodeportivoquepermitemaniobrar ladirección,relaciónpiloto–maquina.2. Ejeprincipaldebarradeaceroquetransmiteel movimientoentreelvolanteylasarticulaciones. 3. Articulacionesconejemacizoquetrasmiteel movimientoentreelejeprincipalylostermi- nales.
Enelcaminodelainvestigación 101 4. Terminalesdejuntasquetransmitenel movimientofinaldelvolantealosneumáticos. Figura6. Diseñofinaldeladireccióntipomecánicadel FórmulaSAEMatovelleFuente:Autores Suspensión Elsistemadesuspensióntieneunaefectividaddel95% calculadoenelsoftwareSolidWorks,esdecir,sunivel deatenuaciónproporcionaunaconduccióncómoday encurvaselvehículonotiendealsubvirajeysobre viraje.Elsistemaconstadelosiguiente:1. Amortiguadoresdeaire/aceite:Adecuadospara mitigarsubvirajeysobreviraje.2. Brazosdecontrol:fabricadosdeaceronegrocon locualsonresistentesafactorescomoelpandeo ylafatiga. Losamortiguadoressonindependientesencada lado,loquemejoralaestabilidadylaeficienciaen curvas. Figura7. SistemadeamortiguadoresFuente:Autores Figura8. FórmulaSAEMATOVELLEconlacarroceríaenfibradevidrioFuente:Autores
102 JuventudyCienciaSolidaria Figura9. VehículoMATOVELLE1finalizadoFuente:Autores Conclusiones LautilizacióndelsoftwaredediseñoSOLIDWORKS, brindadoporlainstitución,fuefundamentalparala construccióndelformulaSAE,debidoaquepermite verificarycomprobarsieldiseñoeseficienteonecesita ajustes,estograciasaquetieneanálisisporelementos finitos. Paradisminuirelpesodelchasísseoptóporuti- lizarelacerode2mmdeanchopuestoquesiseusa unespesordemayoresdimensiones,elvehículotiende aserpesadoyconbajaeficiencia. Lasoldaduraconelectrodo6013esmuyeficiente entodaslasunionesrealizadasynoseobservagrietas enlasmismas,garantizadounauniónpermanentey eficiente. Eldiseñodelasuspensiónesefectivoenun95%, debidoaqueloselementosutilizadossondeunacali- dadmediaalta.Paralograrun100%deefectividad sepuedeoptarporimportaramortiguadoresdealta calidadsiendoelprecioelfactordeterminante. Elsistemadefrenostieneunaeficienciadel98 %mismoqueesmedidoenrelaciónalavelocidad– distanciadefrenadoamáximavelocidadpropuesta porelreglamentodelFórmulaSTUDENT(90km/h), estodebidoaqueutilizadosdiscosdefrenoeneleje detracción,además,cuentaconmordazasdedoble pistónloquepermitequeelfrenadoseamásefectivo. Elsistemadedirecciónestádiseñadoconunaefi- cienciadel80%,valorquesecalculamediantela relaciónángulodegiro–velocidadmáxima(90km/h); estosedebeaquesoloutilizaunsistemadeejes(di- recciónmecánica)ynocremallera,sinembargo,enla prácticaescompletamentefuncional. Lacarroceríaseestárealizandoconfibradevidrio siendoestaliviana,resistenteyalavezmaleablecon locualselograunacabadoperfecto. Comoprimervehículodiseñadoconaltacalidad deingeniería,hastaelmomentosehaobtenidoun resultadosatisfactorio,aúnmássiendoelpioneropara posterioresformulasSAEenlainstitución. Testimonios Esimportantetambiénqueseconozcaacadaunode losautoresdeestetrabajoyloquehanaportadoala investigación: ElkinGordillo: “Yopensabaquenosepodíahacer algoasíennuestromedio,peroalolargodelcamino mehedadocuentaquesilopodemoshacercones- fuerzoyperseverancia,yohetrabajadoeneltrende potenciaquedanmovimiento. GeorgeUrgilés: “HacerunvehículoFórmulaSAE eshaceralgodiferente,yohetrabajadoenelchasísy carrocería. JuanArias: “Yoestoytrabajandoenladirección yfrenos,quisieraquenuestrotrabajoseaconocidoen todoCuenca. ArielLoja: “Heaprendidoloimportantequees trabajarenequipo,amicorrespondetrabajarenel sistemaeléctrico,diseño,seguridadyconfort JoelHolguín: “Yotrabajéeneltrendepoten-
Enelcaminodelainvestigación 103 cia,estolorealizamoslossábadosconnuestrofinan- ciamiento.” Fatima,Matías,Joel,Jonnathan,AnthonyyCristo- pherdeprrimerodebachillerato: Comocoautores hemosaportadoendiferentesáreasyayudadoahí dondenosnecesitaban,loquenoshapermitidoapren- derdelasdiferentespartesdelvehículoyaqueesta- mosiniciandoelPrimerodeBachilleratoTécnico.Es emocionantesaberqueconnuestroproyetoestamos haciendohistoriaennuestroColegioyenCuenca. Referencias [1]D.A.deE.M.Damec,«DesignofaFor- mulaStudentracecarchassis»,2008,Accedido: 5dejuniode2024.[Enlínea].Disponibleen: https://shorturl.at/BVEYK [2]UniversityofPortsmouth,«FormulaStudent»,Uni- versityofPortsmouth.Accedido:5dejuniode2024. [Enlínea].Disponibleen:https://shorturl.at/96jRl [3]J.F.MezquitayJ.F.D.Ruiz,TRATADOSOBRE AUTOMÓVILES.TOMOIYII.Ed.Univ.Politéc. Valencia,2004. [4]E.Jenkins,D.Baker,M.Grusenmeyer,S.Marcks, yA.Baldan,«FSAEChassis:PhaseiVReport», Univ.Del.Del.,2010. [5]Á.G.Alonso,«Lapercepciónpsicoacústicayes- téticadelruidoenlaFórmula1»,ene.2018,Ac- cedido:5dejuniode2024.[Enlínea].Disponible en:https://shorturl.at/a7Mtg