Análisis y simulación de las diferentes opciones para aumentar el par y la potencia de un prototipo Formula SAE utilizando una paquetería comercial

Abstract

El objetivo de este proyecto es explorar las diferentes opciones para aumentar el par y potencia de la planta motriz del prototipo de combustión del equipo UNAM Motorsports. En este reporte se presentan las diferentes etapas del proyecto, la metodología utilizada, los resultados alcanzados y las propuestas de nuevas etapas y estudios. Primero, presentamos una descripción del reglamento, ya que éste nos limita en ciertas áreas importantes para el cumplimiento del objetivo. Después, desarrollamos una explicación breve del funcionamiento de un motor de combustión interna y, mediante ecuaciones básicas, profundizamos en el funcionamiento de estas máquinas para explorar y entender cuáles son nuestras áreas de oportunidad, sin perder de vista las características del motor y las limitantes del reglamento. Continuamos con una explicación sobre el programa Ricardo Wave y la simulación de la planta motriz del prototipo. En este mismo apartado presentamos una comparación de los resultados obtenidos en la simulación, con los obtenidos en una prueba de dinamómetro realizada con la misma configuración en la Ciudad de México. La simulación es una parte fundamental del trabajo, ya que gracias a este software podemos realizar las iteraciones necesarias para definir cuál es la mejor opción para el cumplimiento de los objetivos. La primera modificación planteada es la del aumento de la relación de compresión rebajando la cabeza del motor. La segunda variación es la instalación de un paquete de piezas diseñadas por el fabricante Wiseco, que aumentan la relación de compresión y el desplazamiento del motor. Seguimos con la explicación del funcionamiento del supercargador que se plantea adaptar al prototipo, presentando los cálculos realizados para su correcta selección. También se mencionan las diferentes modificaciones y elementos que se tienen que agregar para el correcto funcionamiento del conjunto. Para el caso del turbocargador, detallamos cómo trabajan sus diferentes componentes y mostramos las ecuaciones y los cálculos generados para la búsqueda del sistema que mejor se adapte a nuestras necesidades. De la misma manera, realizamos las modificaciones necesarias para garantizar que el sistema funcione correctamente. Finalmente, exploramos la convivencia de estos dos dispositivos en la misma planta motriz, con el fin de operar ambos dispositivos en la zona en la que mejor se desempeñan para obtener el máximo par y potencia en todo el rango de revoluciones.