Diseño y optimización del sistema de frenada de un vehículo monoplaza

Abstract

El Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo el diseño y la optimización del sistema de frenos del nuevo Monoplaza UPM Racing 18 de tracción eléctrica.
El sistema de frenos de un vehículo es una parte de gran importancia dentro del diseño de este,
ya que es el encargado de controlar la velocidad, y de detenerlo si así se desea. Dentro de la importancia que tiene este sistema en cualquier vehículo, en el mundo de la competición
adquiere mayor importancia, debido a las pruebas directamente relacionadas con su
funcionamiento. El sistema de frenos en un Formula SAE puede ser un elemento diferenciador
en muchas de sus pruebas, como pueden ser las pruebas de seguridad, con la prueba del Brake;
o bien en las pruebas estáticas, en el Design, y en las dinámicas.
Este proyecto se ha realizado como miembro del equipo UPM Racing y por tanto se ha desarrollado de forma paralela a otras actividades relacionadas con el equipo. Muchas de las fechas en las que se han llevado a cabo las fases del proyecto vienen determinadas por la competición de Formula Student. Esta competición es un evento que congrega diversos equipos de construcción de vehículos monoplaza a nivel internacional, procedentes de universidades de ingeniería de todo el mundo. Los alumnos integrantes se encargan tanto del diseño como de la fabricación y montaje, apoyados por un entorno de profesionales especializados.
En las primeras fases de estudio se ha realizado un análisis general del vehículo, llevado a cabo
por toda la división de dinámica. En estos análisis, se destaca el estudio de los ensayos de diferentes neumáticos y la obtención de los resultados más adecuados para la competición, junto
con un análisis del comportamiento de vehículos monoplaza ante diversos cambios dinámicos y geométricos.
Previo al comienzo del diseño del sistema de frenos, se han realizado y analizado varios ensayos para conocer el funcionamiento del sistema y los rangos de operatividad de las presiones de estos sistemas. Esto se ha realizado con ayuda del software AIM Race Studioã, con el cual se obtienen datos directamente del vehículo, medidos mediante sensores de voltaje y convertidos posteriormente a la unidad de interés (presión en este caso). Esto servirá más adelante para comparar con las presiones necesarias para cumplir los requerimientos del sistema que se va a diseñar, y analizar si estas son posibles.
En este trabajo se van a describir todas las fases de desarrollo llevadas a cabo para el diseño
óptimo del sistema de frenos. Comenzando con una breve introducción a la competición y su
funcionamiento, así como una descripción del comportamiento de los sistemas de frenos y todos sus elementos, en vehículos convencionales y sus distinciones en los vehículos de competición.
Para ello también se va a desarrollar un apartado dedicado a la definición de todos los parámetros necesarios para los posteriores cálculos. En este capítulo se definen los parámetros de los vehículos relacionados con el sistema de frenos, así como todas las fórmulas o gráficos que van a ser de interés a lo largo del proyecto.