Estudio aerodinámico de un vehículo eléctrico de competición Formula Sena Eco

Aerodynamics study of an electric vehicle competition Formula Sena Eco

Formula Sena Eco es un concurso de innovación y desarrollo tecnológico, encargado de consolidar escuderías a nivel Regional para el diseño, construcción y prueba de vehículos de competición tipo formula. El presente trabajo de investigación estudia el comportamiento aerodinámico del vehículo eléctrico de la Escudería DCM de la Regional Bogotá, incorporando un alerón delantero. Por tanto, el propósito final del estudio consiste en mostrar la selección de un alerón delantero con la mejor relación sustentación/arrastre (L/D). Para realizar la selección, se inicia el análisis numérico y computacional de diferentes perfiles aerodinámicos, los cuales serán probados sobre un diseño geométrico de alerón; finalmente se presentan los resultados de coeficientes de arrastre (Cd) y sustentación (Cl), obtenidos sobre los diseños CAD del vehículo.

1. Introducción

La Formula Sena Eco es un concurso de innovación y desarrollo tecnológico que promueve competencias profesionales; como la creatividad, el trabajo en equipo y el liderazgo de los aprendices, a través de un proyecto que se llevará a cabo en forma colaborativa.

SENA ECO impulsa integralmente las tecnologías y competencias asociadas al diseño y construcción de un vehículo, enfocado en lograr la eficiencia energética, buscando soluciones innovadoras alrededor de autos eléctricos. Así mismo, fortalece las competencias en gestión de proyectos [1].

Uno de los objetivos en el desarrollo de un vehículo Formula Sena Eco es tener el máximo rendimiento en pista, lo cual implica tener un buen desempeño aerodinámico. A menudo se piensa que los resultados más satisfactorios en competencia provienen de vehículos con mayor velocidad de punta, sin embargo, no todos los circuitos poseen las mismas condiciones; contextualizando nuestro estudio de caso, el análisis aerodinámico que se debe realizar, supeditado a las características del circuito donde se realiza la competencia (autódromo de Tocancipá), Figura 1, no debe enfocarse en conseguir la mayor velocidad en recta sino de obtener la máxima velocidad posible en curvas.

El fundamento de este trabajo está en el estudio aerodinámico de la carrocería del vehículo eléctrico diseñado y construido por aprendices e instructores de los centros de formación de la Regional Distrito Capital, el estudio fue realizado utilizando técnicas de CFD (Computacional Fluid Dynamics). Este estudio abarco desde el diseño del CAD en software Solidworks y obtención de curvas características de arrastre (Cd), Sustentación (Cl).

2. Metodología

Se realizó una revisión de algunos artículos generados por universidades participantes de la competición Formula SAE International, Aerodynamics for Formula SAE: Initial design and performance prediction [3], Aerodynamic Characteristics of Airfoils with Blunt Trailing Edge [4], lift and drag coefficients behavior at low Reynolds number in an airfoil with miniflaps gurney submitted to a turbulent flow. Part 2 [5], investigando el comportamiento de superficies aerodinámicas para la implementación en el vehículo.

El desarrollo del diseño aerodinámico de la carrocería del vehículo eléctrico Formula Sena, se comienza con el estudio en 2D de perfiles aerodinámicos utilizando el programa interactivo X Foil [6], con el cual se determina cual es el perfil que mejor coeficiente de sustentación posee para ser implementado en el ala delantera.