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El CIM UPC colabora en la producción del nuevo sistema de admisión de Dynamics UPC Manresa

Por tercer año consecutivo, el CIM UPC ha ofrecido la posibilidad de patrocinio a proyectos de competición universitaria de la Universitat Politècnica de Catalunya en el ámbito de la movilidad sostenible (automóviles y motocicletas de tracción eléctrica) reconociendo la excelencia en ingeniería a través de las competiciones donde los miembros del equipo diseñan, construyen y desarrollan un vehículo. En la convocatoria de este año, Dynamics UPC Manresa ha presentado un proyecto ganador de un patrocinio valorado en 1.000€, que tiene la voluntad de animar y dar valor a los esfuerzos que se están haciendo para la mejora de la ingeniería y la fabricación digital

 

En este sentido, hemos colaborado en la producción con la tecnología de fabricación aditiva llamada Sinterizado Selectivo Láser (SLS), que mediante el material Poliamida PA12, nos ha permitido una producción rápida y flexible del nuevo sistema de admisión del monoplaza de Dynamics UPC Manresa. El grupo de estudiantes de la UPC Manresa ya hace 5 años que se adentró en el proyecto Formula Student, que tiene el objetivo de generar un vínculo de cooperación entre los equipos, las universidades y el mundo empresarial, sirviendo a la vez de escaparate para los estudiantes de cara a las grandes empresas automovilísticas de ámbito internacional. Los participantes ponen a prueba sus capacidades enfrentándose en pruebas donde no solo se valora la rapidez, sino también la capacidad para resolver problemas de ingeniería y gestión del proyecto que plantea la concepción y construcción de un coche de competición.

 

El nuevo sistema de admisión recoge un conjunto de piezas que canaliza el aire y la gasolina desde un punto fijo del vehículo hasta el interior del motor. En los Formula Student, el sistema de admisión tiene que estar diseñado para que cumpla con la normativa y, también, permita maximizar la potencia y par extretos del motor. Este, está formado por 4 componentes principales:

  • Válvula de mariposa electrónica [1]: disco cilíndrico qeu regula el paso de los gases en el interior del motor mediante una rotación sobre si misma.
  • Restrictor [2]: pieza de admisión que limita el flujo de aire entrando al motor, de 20 mm de diámetro interior máximo para motores de gasolina sin plomo.
  • Plenum [3]: pieza que hay entre el Restrictor y el colector de admisión, diseñada para poder almacenar una cantidad concreta de aire, para maximizar el flujo que entra en el motor para poder utilizar, sobre todo, en regímenes de altas revoluciones. 
  • Colector de admisión o Runner [4]: tramo final del sistema de admisión que canaliza el aire y la gasolina en el interior del motor. Desde el mismo colector se sitúa el inyector en la parte final para que el spray de gasolina entre de manera homogénea en la cámara de combustión, juntamente con el aire. 

 

 

El Restrictor es imprescindible para cumplir con uno de los puntos más importantes de la normativa. Su diámetro es la mitad que el de la apertura para la entrada de aire del motor, haciendo que este pierda potencia respecto a la configuración original, ya que el caudal másico de aire se ve afectado; sobre todo a altas revoluciones, cuando las velocidades se aproximan al número de Mach. Es por esta razón que tenemos que diseñar el sistema de admisión con una geometría que minimice las pérdidas causadas por el Restrictor, que tenga capacidad “de almacenamiento” para rangos de revolución elevados, que permita acelerar rápidamente el aire y no tenga demasiados desprendimientos de capa para mantener el régimen laminar. 

 

 

El Plenum tiene la función de almacenar el aire a utilizar en regímenes de altas revoluciones del motor. Su diseño tiene una geometría de refuerzo externa con un patrón hexagonal, también conocido como honeycomb, para hacer más rígido el Plenum y que resista a las bajas presiones que se dan en su interior, evitando así, la flexibilidad de la pieza. También se han tenido en cuenta la entrada al colector de admisión (runner), diseñada con un velocity stack para que el aire coja la mayor velocidad posible y entre con el menor flujo turbulento posible. 

 

El colector de admisión (runner) está diseñado teniendo en cuenta diferentes parámetros. El primero es el diámetro interno, que es de 50mm y está determinado por la entrada de aire del bloque motor, donde originalmente iría la mariposa electrónica, y el segundo la longitud, que permite aprovechar el fenómeno de la resonancia a altas revoluciones. Pero también se ha trabajado su curvatura, ya que como menos pronunciada sea, más se mantendrá el flujo laminar y la posición del conjunto respecto al bloque motor y todo el conjunto del vehículo. La proximidad del sistema de escape es otro de los puntos clave. Aunque los conjuntos están aislados térmicamente, se ha diseñado permitiendo la mayor separación posible entre los dos conjuntos. 

 

Gracias al patrocinio ofrecido por el CIM UPC, el equipo Dynamics UPC Manresa ha podido hacer uso del equipo de Sinterizado Selectivo Láser Ricoh AM S5500p, único en España, y que dado su gran volumen de construcción, pudo hacer todas las piezas en una sola construcción. Este equipamiento normalmente se utiliza para ofrecer servicios tecnológicos a empresas líderes de diferentes sectores, ya sea del mundo de la automoción, fabricantes de bienes de equipo, ingenierías, estudios de diseño o despachos de arquitectura. 

 

Según afirma Roger Uceda, Director de Operaciones del CIM UPC, “estamos orgullosos de poder aportar nuestro granito de arena para ayudar a que el equipo de Dynamics UPC Manresa pueda alcanzar los objetivos marcados antes de empezar el proyecto de este año. Pero más allá de los resultados, quedará el proceso de aprendizaje que, sin duda, será el activo más importante para todos los miembros del equipo”.