Desarrollo de chasis y carrocería de un vehículo eléctrico para recolección de cacao

Abstract

El presente trabajo evidencia el proceso entero del proyecto “Desarrollo de chasis y carrocería de un vehículo eléctrico de recolección de cacao”. Este proyecto es una continuación del proyecto ZAMIA desarrollado por el tecnoparque sede Bucaramanga. El proyecto se dividió en tres partes que son la optimización del diseño del chasis y la carrocería, construcción y validación de estos últimos y finalmente la optimización y análisis aerodinámico del vehículo entero. Para la optimización de diseño se realizó un análisis topológico en COMSOL multiphysics del chasis asumiéndolo como una placa maciza y se obtuvieron las zonas que deben ser descartadas de la geometría. Posteriormente con el nuevo chasis se realizaron cálculos de flexión asumiéndolo como una viga sencilla y simulaciones de elementos finitos que incluyen: flexión, análisis torsional, impacto frontal, impacto lateral, impacto de volcadura y análisis modal. Con estas simulaciones se realizó una comparativa determinando las mejoras respecto al anterior chasis usando como referencia la deformación y el esfuerzo máximo en la pieza. Un proceso simular fue ejecutado en el caso de la carrocería, pero con la diferencia de que no se realizó un análisis topológico sino se hicieron modificaciones basadas en criterios de diseño mecánico tales como reducir la longitud de tubería sin apoyo. Usando el mismo esquema de simulaciones se pudo determinar nuevamente una mejoría en la carrocería. Con los diseños presentando mejoras en sus características se procedió con la construcción del chasis y la carrocería usando métodos de manufactura tradicional. Finalizado el proceso de construcción se procedió a realizar validaciones experimentales de la resistencia de los componentes. Esta validación se llevó a cabo usando de referencia las simulaciones de análisis torsional y el análisis modal. Para la validación experimental se usaron comparadores de carátula para medir deformación se obtuvo una diferencia de los resultados menores al 10% a favor del prototipo físico, y para el caso de las frecuencias propias los valores tuvieron un margen de entre el 8% más altas que en las simulaciones. La etapa final es la optimización de la aerodinámica donde después de suavizar ángulos muy pronunciados en los recubrimientos del vehículo y se eliminaron componentes donde se puedan presentar vorticidades. Subsecuentemente, se realizó una simulación de túnel de viento comparando los dos modelos de vehículo obteniendo una mejora considerable en el coeficiente de arrastre. Después de realizar todo el proceso se determinó que el vehículo tenía varios aspectos que podían mejorar el rendimiento de este tanto en peso como en resistencia.