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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
CONSTRUCCIÓN DE UN BUGGY, BAJO LAS RECOMENDACIONES DE RON CHAMPION, QUE UTILIZA UN
MOTOR DE COMBUSTIÓN 2 TIEMPOS CICLO OTTO Y UN MOTOR ELÉCTRICO CON EL PROPOSITO DE REDUCIR LA
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
AUTOR: HUGO ESTEBAN TROYA RUIZ
DIRECTOR: ING. SIMON HIDALGO
Quito, 09 / 2011
DERECHOS DE AUTOR
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2011
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo Hugo Esteban Troya Ruiz, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________
Hugo Esteban Troya Ruiz
C.I. 1720437191
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Diseño y
construcción de un buggy monoplaza que utiliza, un motor 2 tiempos
ciclo Otto y un motor eléctrico, permitiendo generar movimiento y
además reducir la contaminación ambiental”, que, para aspirar al título
de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por Hugo Troya Ruiz, bajo
mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y
cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de
Titulación artículos 18 y 25.
___________________
Ing. Simón Hidalgo
DIRECTOR DEL TRABAJO
C.I. 1707805642
DEDICATORIA
DEDICO ESTE TRABAJO A MIS PADRES QUIENES CON SU TOTAL
APOYO Y AYUDA ME PERMITIERON CULMINAR MI CARRERA
UNIVERSITARIA Y ADEMAS SON QUIENES SIEMPRE ESTÁN A MI
LADO DIA A DIA CUANDO MAS LOS NECESITO
AGRADECIMIENTO
En primer lugar agradezco a Dios por derramar sus bendiciones en mí a
cada momento.
A mis Padres que con su excelente ejemplo de liderazgo, con su
paciencia y con su apoyo incondicional me han permitido cumplir mis
metas durante mi carrera y mi vida personal.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial por permitirme desarrollar mi
carrera de una manera netamente profesional. Al Ingeniero Simón
Hidalgo por apoyarme profesionalmente en la dirección de mi proyecto
y además en mi carrera.
I
ÍNDICE DE CONTENIDO
PÁGINA
RESUMEN .................................................................................................... IX
ABSTRACT ................................................................................................... X
CAPÍTULO I. .................................................................................................. 1
1. INTRODUCCIÓN .................................................................................. 1
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................. 2
1.3. FORMULACIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ....................................................................................... 2
1.4. OBJETIVOS ........................................................................................ 3
1.4.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................... 3
1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................... 3
1.5. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO .................................................... 3
1.5.1. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA: ........................................................ 3
1.5.2 JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA: ............................................. 4
1.5.3. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA: ....................................................... 4
1.6. MARCO REFERENCIAL ..................................................................... 4
1.6.1 MARCO TEÓRICO ........................................................................ 4
1.6.2. MARCO CONCEPTUAL ............................................................... 4
1.6.2.1 Contaminación .................................................................................. 4
1.6.2.2 Diseño ............................................................................................... 5
1.6.2.3 Buggy ................................................................................................ 5
1.6.2.4 Monoplaza ......................................................................................... 5
1.6.2.5 Ciclo Otto .......................................................................................... 5
1.7. HIPÓTESIS ......................................................................................... 5
1.8. ASPECTOS METODOLÓGICOS ....................................................... 6
CAPÍTULO II .................................................................................................. 7
2. INTRODUCCIÓN ................................................................................... 7
2.1. DISTRIBUCIÓN DEL PESO ................................................................ 7
2.2. TRACCIÓN TRASERA ..................................................................... 11
II
2.2.1 HISTORIA DE LA TRACCIÓN TRASERA ................................... 11
2.2.2 VENTAJAS DE LA TRACCIÓN TRASERA EN EL BUGGY ........ 12
2.3 SUBVIRAJE ....................................................................................... 13
2.4 SOBREVIRAJE .................................................................................. 13
2.5 CARGA VERTICAL O INPUT ............................................................. 14
2.6 TRACCIÓN U OUTPUT ..................................................................... 14
2.7 CARGA VERTICAL CONTRA (VS. ) TRACCIÓN ............................ 15
2.8. CÁMBER ........................................................................................... 18
2. 9. CÍRCULO DE TRACCIÓN ................................................................ 19
2.10. EFICIENCIA CURVA ....................................................................... 22
2.11. MATERIALES, EQUIPOS Y ACCESORIOS DEL BUGGY ............. 23
2.12. PARTES Y EQUIPOS PRINCIPALES ............................................ 27
2.12.1. MOTORES DE COMBUSTIÓN ................................................ 27
2.12.1.1 Motor de combustión Interna ..........................................................28
2.12.1.2 Tipos principales ............................................................................28
2.12.1.3. Clasificación de los alternativos según el ciclo ..............................28
2.12.1.4. Historia .........................................................................................29
2.12.1.5. Estructura y funcionamiento ..........................................................29
2.12.1.6. Encendido .....................................................................................29
2.12.1.7 Refrigeración ..................................................................................30
2.12.1.8 Motor de dos tiempos .....................................................................30
2.13. EQUIPOS ELECTRICOS Y ELECTRÓNICOS ................................ 31
2.13.1 MOTOR ELÉCTRICO ME0708 PM: ........................................ 31
2.13.1.1 Que es un motor eléctrico...............................................................32
2.13.1.2 Partes del motor eléctrico ...............................................................33
2.13.1.3 Tiempo o distribución del motor eléctrico ........................................35
2.13.1.4 Principio de funcionamiento ............................................................36
2.13.2. CONTROLADOR DE VELOCIDAD .......................................... 37
2.13.3 CONTACTOR: ........................................................................... 37
2.13.4 ACELERADOR O POTENCIÓMETRO ...................................... 38
2.13.5 GENERADORES DE CORRIENTE ........................................... 39
2.13.6 BATERÍA ................................................................................... 41
2.13.6.1 Baterías de plomo-ácido .................................................................42
2.13.6.2 Baterías de Litio .............................................................................43
2.13.6.3 Reciclaje de Baterías ......................................................................44
III
4.1. VEHÍCULOS ELÉCTRICOS .............................................................. 44
CAPÍTULO III ............................................................................................... 47
3. CONSTRUCCIÓN DEL BUGGY .......................................................... 47
3.1. CONSTRUCCIÓN ............................................................................. 47
3.2 CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO: .................................................. 49
3.3 ESTRUCTURA DEL BUGGY Y CONSTRUCCIÓN ........................... 49
3.3.1 PLANOS DEL BUGGY ............................................................... 50
3.4. CONSTRUCCIÓN DEL LA ESTRUCTURA DEL BUGGY ................. 61
3.4.1. HERRAMIENTAS NECESARIAS ............................................... 61
3.4.2. CORTE DE LOS TUBOS ............................................................ 62
3.4.3 SUPERFICIE DE SOLDADO ....................................................... 63
3.4.4 CONSTRUCCIÓN DEL CUADRO ............................................... 63
3.4.5 SOLDADURA .............................................................................. 64
3.4.5.1 Procesos de soldadura .....................................................................64
3.4.5.2 Soldadura por arco ...........................................................................65
3.4.5.3 Electrodos usados en la construcción del Buggy ..............................65
3.4.6 CONSTRUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA ................................... 67
3.4.7 PARTE ELÉCTRICA .................................................................... 77
3.5 PROCESO DE PINTURA ................................................................... 80
CAPÍTULO IV ............................................................................................... 82
4. FUNCIONAMIENTO Y RESULTADOS ................................................ 82
4.1 VEHÍCULO HIBRIDO FUNCIONAMIENTO ........................................ 82
4.1.1 TIPOS DE TRENES DE PROPULSIÓN VEHÍCULO HÍBRIDO .. 82
4.1.1.1 Sistema paralelo ...............................................................................82
4.1.1.2 Sistema combinado ..........................................................................83
4.1.1.3 Sistema en Serie ..............................................................................83
4.1.1.4 Vehículos Plug in Hybrid o Híbrido Enchufable.................................83
4.2 FUNCIONAMIENTO DEL BUGGY ..................................................... 84
4.2.1 TABLERO DE CONTROL Y SELECCIÓN ................................... 87
4.2.1.2 Interruptor de reversa F / R: ............................................................88
4.2.1.3 Interruptor ME o encendido del sistema eléctrico. ............................88
4.2.1.4 Interruptor del medidor de voltaje .....................................................88
IV
4.2.1.5 Interruptor del motor de combustión interna MCI ..............................89
4.2.1.6 Porta Fusibles y llaves tubulares ......................................................89
4.3 RESULTADOS ................................................................................... 89
4.3.1 FACTORES QUE DETERMINAN LOS RESULTADOS ............... 91
4.3.2 PROGRAMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO .................................. 93
4.3.3 VENTAJAS DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS ....................... 94
4.3.3.1 Ventajas de vehículos híbridos .........................................................94
4.3.3.2 Ventajas de un vehículo eléctrico .....................................................94
4.3.4 MITOS DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS ................................ 95
CAPITULO V. ............................................................................................... 98
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................... 98
5.1. CONCLUSIONES .............................................................................. 98
5.2 RECOMENDACIONES ...................................................................... 99
BIBLIOGRAFíA .......................................................................................... 100
ANEXOS ..................................................................................................... 101
V
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1. CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUGGY ............................ 8
FIGURA 2. TRACCIÓN TRASERA ...................................................... 12
FIGURA 3. SOBREVIRAJE Y SUBVIRAJE .......................................... 14
FIGURA 4. CURVA PERFORMANCE LLANTAS ................................. 16
FIGURA 5. CÁMBER ............................................................................ 19
FIGURA 6. CÍRCULO DE TRACCIÓN ................................................. 20
FIGURA 7. FIBRA DE CARBONO ........................................................ 27
FIGURA 8. MOTOR DE DOS TIEMPOS .............................................. 31
FIGURA 9. MOTOR ELÉCTRICO ........................................................ 32
FIGURA 10. CONTROLADOR DE VELOCIDAD .................................. 37
FIGURA 11. CONTACTOR DE 48 V .................................................... 38
FIGURA 12. POTBOX O ACELERADOR ............................................. 39
FIGURA 13. GENERADOR DE CORRIENTE ...................................... 40
FIGURA 14. CONTROLADOR Y CONTACTOR .................................. 40
FIGURA 15. BATERIA DE PLOMO ...................................................... 43
FIGURA 16. ESTRUCTURA BASICA DE RON CHAMPION ................ 48
FIGURA 17. CORTE Y ACABADO DE LOS TUBOS ........................... 62
FIGURA 18. PUNTOS DE SUELDA EN LOS TUBOS .......................... 63
FIGURA 19. SUELDA POR ARCO ....................................................... 65
FIGURA 20. PARTES Y PIEZAS DEL BUGGY .................................... 67
FIGURA 21. FRENO DE DISCO POSTERIOR .................................... 68
FIGURA 22 RELACION DE TRANSMISIÓN ........................................ 69
FIGURA 23. RELACION DE TRANSMISIÓN 2 .................................... 70
FIGURA 24. RELACION DE TRANSMISIÓN POR RPM...................... 70
FIGURA 25. CATALINA DEL EJE MOTRIZ EN TORNO ...................... 71
FIGURA 26. TORNEADO DE PIEZAS ................................................. 72
FIGURA 27. TORNEADO DE PIEZAS II .............................................. 72
FIGURA 28. EJE TRASERO DEL BUGGY........................................... 73
FIGURA 29. CORTE DE TUBOS ......................................................... 73
FIGURA 30. ESTRUCTURA TUBULAR ............................................... 74
FIGURA 31. PIEZAS TORNEADAS DEL EJE ...................................... 74
FIGURA 32. PIEZAS TERMINADAS DEL EJE ..................................... 75
VI
FIGURA 33 BASES DEL MOTOR ........................................................ 75
FIGURA 34. BASE DEL MOTOR ELÉCTRICO ................................... 76
FIGURA 35. PIEZA DE FIBRA DE CARBONO .................................... 76
FIGURA 37. CABLE NUMERO 6 AWG ................................................ 79
FIGURA 38. BUGGY CONSTRUIDO ................................................... 81
FIGURA 39. BUGGY EN PRUEBAS .................................................... 81
FIGURA 40. SOLO CON EL MOTOR DE COMBUSTIÓN Y CICLO DE CARGA ................................................................................................. 84
FIGURA 41. SOLO CON EL MOTOR ELÉCTRICO O CICLO DE DESCARGA .......................................................................................... 85
FIGURA 42. AMBOS MOTORES FUNCIONANDO O CICLO MIXTO . 86
FIGURA 43. TABLERO DE CONTROL ................................................ 87
VII
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1. CARGA VERTICAL Y EFICIENCIA DE CURVADO ............. 17
TABLA 2. AMPERAJE PARA SOLDAR ................................................ 66
TABLA 3 AMPERAJE PARA SOLDAR CON ELECTROCO 7018 ........ 67
TABLA 4. ANALISIS DE EMISIÓN DE GASES .................................... 90
VIII
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXOS ..................................................................................................... 101
ANEXO # 1 ............................................................................................. 101
MODELO A ESCALA 1/10 DEL BUGGY
ANEXO # 2 ............................................................................................. 102
ANALISIS ESTRUCTURAL DEL BUGGY
ANEXO # 3 ............................................................................................. 103
PROCESO DE PINTURA DEL BUGGY
ANEXO # 4 ............................................................................................. 105
ARMADO DEL BUGGY EN EL TALLER AUTOMOTRIZ U.T.E.
ANEXO # 5 ............................................................................................. 106
BUGGY FINALIZADO
IX
RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo principal, reducir la contaminación
ambiental y la aplicación de tecnología que aun no se encuentra vigente en
Ecuador. Gracias a los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería
Automotriz más la ayuda de libros dedicados a temas relacionados, se
puede construir un buggy de propulsión tipo híbrida.
Durante el desarrollo de este trabajo se puede encontrar una recopilación de
todos los procesos que se realizaron a cabo para la construcción del buggy
monoplaza desde, su estructura hasta el sistema eléctrico que permite tener
dicha propulsión híbrida.
El trabajo esta divido por secciones donde se puede encontrar los planos
estructurales y los dibujos de piezas mecánicas que están realizados en
Autocad.
Además se encuentra en la sección de construcción del buggy, como se
fabrica la estructura tubular, accesorios, ciertas técnicas y materiales. Y
también el esquema eléctrico general que permite el funcionamiento
adecuado del buggy híbrido.
El buggy puede funcionar de tres diferentes maneras, la primera es con
ambos motores al mismo tiempo brindando propulsión, la segunda es solo
con el motor eléctrico y la tercera con el motor de combustión. El ciclo ideal
es ambos motores al mismo tiempo. Con esta configuración el buggy no solo
contamina en menor cantidad sino que también brinda una aceleración
inmediata y un gran desempeño de potencia.
En las últimas secciones del trabajo se presentan los resultados obtenidos
del proyecto, y se puede dar cuenta de todos los beneficios que brinda este
tipo de vehículos al medio ambiente y también al usuario.
X
ABSTRACT
The main objective of this Project is the environmental pollution reduction
and the application of technology that is not in force in Ecuador. Due to the
knowledge acquired during the automotive college carrier and many
information found in books, it’s possible to build a single seatear hybrid
buggy.
During the writing of this, there is a compilation of all processes carried out to
build this hybrid buggy, from the structural frame to the electric system.
The thesis is divided into sections where you can find structural drawings and
Autocad mechanical drawings parts.
Here is also find the building process section, where we can see the tubular
structure and accessories needed, certain techniques and composites. And
the general wiring diagram that allow the hybrid buggy to work.
This buggy can be operated in three different ways, first is with both engine
and motor working providing propulsion, the second is just motor( electric)
and the third is just engine ( combustion) working.
The ideal cycle is both engine and motor working simultaneously, with this
configuration; buggy not only pollutes less but also provides immediate
acceleration and plenty of power.
In the last section of this project you can find the main results of the buggy
and read all the benefits offered by these kinds of vehicles to environment
and to users.
1
CAPÍTULO I.
1. INTRODUCCIÓN
Un buggy o go kart arenero es un vehículo de motor terrestre monoplaza sin
techo o cockpit, sin suspensiones y con o sin elementos de carrocería, con
cuatro ruedas alineadas que están en contacto con el suelo. Las dos ruedas
delanteras ejerciendo el control de dirección, y las dos traseras conectadas
por un eje de una pieza que transmiten la potencia de un motor,
generalmente mono cilíndrico. Sus partes principales son el chasis
(estructura tubular), los neumáticos y el motor. En este caso es un buggy
que su propulsión proviene de un motor de combustión interna y un motor
eléctrico. A este tipo de propulsión se la conoce como híbrida y significa que
es un vehículo de propulsión alternativa combinando un motor movido por
energía eléctrica proveniente de baterías y un motor de combustión interna
independientemente de las características que posea.
Este tipo de vehículos representa un gran aporte al medio ambiente
considerando que:
Los automotores representan una fuente importante de contaminación del
aire a nivel mundial. El parque automotor incluye un numeroso y activo
conjunto de vehículos propulsados por la combustión de hidrocarburos
(ciclomotores, automóviles, camiones, vehículos deportivos, etc.)
Las emisiones procedentes de los escapes de estos vehículos contienen
monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno que son liberados
a la atmósfera en importantes cantidades; son los componentes del "smog
oxidante foto químico". Por esta razón, las zonas urbanas más pobladas son
las que sufren la mayor contaminación de este tipo.
2
La contaminación vehicular del aire produce efectos nocivos para la salud
humana. Los estudios epidemiológicos estableciendo comparaciones entre
áreas urbanas (elevado nivel de contaminación) y áreas rurales (bajo nivel
de contaminación) demuestran que el aumento de los casos de
enfermedades respiratorias está relacionado con las primeras.
1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Uno de los problemas actuales más importantes y de gran preocupación es
la contaminación ambiental. Los vehículos que poseen un motor eléctrico
ayudan a reducir la contaminación significativamente.
Con la construcción de este buggy motorizado por dos motores, un motor de
combustión interna y un motor eléctrico, aparte de mejorar y aportar al
medio ambiente, se pone en práctica todos los conocimientos adquiridos de
la carrera de Ingeniería automotriz. Como por ejemplo electricidad,
electrónica, dibujo y diseño, materiales, motores, etc.
1.3. FORMULACIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
Al tener la necesidad de transportarse en vehículos que contaminen en
menor cantidad, que produzcan menor ruido, que sean más económicos en
temas de combustibles. Surge también la necesidad de buscar alternativas
de transporte y nuevas maneras de contribuir con este problema de la
contaminación. Así nace la idea de construir un buggy hibrido, esto quiere
decir que se fabricará un vehículo con todos los conocimientos que se
adquieren en la carrera de Ingeniería Automotriz durante la carrera y que
3
como resultado lograra resolver este tipo de inconvenientes mencionados e
incluso esta misma tecnología podría aplicarse a otros vehículos.
Se utilizan materiales, herramientas, y componentes fáciles de conseguir.
Incluso este proyecto se podría aplicar como negocio futuro para
implementar este modelo de vehículos en buggys de competencia, para
hobbies, o incluso para alquiler.
Como resultado se obtiene un vehículo que funciona con 48V y que logra
trabajar por ciclos continuos, es decir con motor a combustión interna y
motor eléctrico alternados, así se logra reducir la contaminación y trabajar
sin necesidad de parar para recargar sus baterías.
1.4. OBJETIVOS
1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Construir un buggy que reduzca la contaminación ambiental y que funcione
con un desempeño de hasta 20 hp aproximadamente.
1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Reducir la contaminación ambiental utilizando nuevas tecnologías.
Construir la estructura del vehículo con partes y piezas que se pueden
comprar o fabricar localmente
Introducir nuevas tecnologías para reducir la contaminación y
promover el desarrollo de energías limpias.
1.5. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
1.5.1. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA:
Es de suma importancia que en la carrera de ingeniería automotriz se
conozca cómo funciona un vehículo eléctrico y toda la tecnología tras de él.
Si se aplica este tipo de tecnologías en la industria automotriz se hace un
gran aporte al medio ambiente.
4
1.5.2 JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA:
Es de mucha importancia que un ingeniero sepa demostrar todo lo
aprendido durante su carrera y lo más importante que sepa crear, mejorar,
diseñar o ingeniar nuevos sistemas por ejemplo buggys híbridos que no
existen a la venta todavía.
1.5.3. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA:
Construir este vehículo ayudará a reducir las contaminaciones como son
smog y ruidos. Además que podrá servir como ejemplo o aporte para utilizar
esta tecnología y técnicas en distintas ramas del área automotriz.
1.6. MARCO REFERENCIAL
1.6.1 MARCO TEÓRICO
En la parte eléctrica del vehículo existen planos eléctricos que pueden
contribuir con ideas claras de cómo hacer funcionar correctamente el buggy.
Se puede recibir información de Electric Motor Sport, esta empresa se
dedica a la comercialización de motores eléctricos y sus accesorios.
En la parte del funcionamiento del motor a combustión interna existe mucha
fuente de información ya estudiada y muchas fuentes de investigación
necesarias para el tema.
1.6.2. MARCO CONCEPTUAL
1.6.2.1 Contaminación
Es cualquier sustancia o forma de energía que puede provocar algún daño o
desequilibrio (irreversible o no) en un ecosistema, en el medio físico o en un
5
ser vivo. Es siempre una alteración negativa del estado natural del medio
ambiente, y por tanto, se genera como consecuencia de la actividad
humana.
1.6.2.2 Diseño
Es utilizado habitualmente en el contexto de las artes aplicadas, ingeniería,
arquitectura y otras disciplinas creativas, diseño se define como el proceso
previo de configuración mental, "prefiguración", en la búsqueda de una
solución en cualquier campo.
1.6.2.3 Buggy
Un buggy o buggy arenero es un vehículo diseñado para rodar en cualquier
terreno. Suele tener un chasis ligero, una carrocería sin techo rígido y ruedas
grandes. Los primeros buggies fueron construidos sobre la base de un
Volkswagen Escarabajo. Hoy existen buggies tanto basados en modelos de
producción como totalmente artesanales.
1.6.2.4 Monoplaza
Un monoplaza es un vehículo habilitado para el transporte de un solo
pasajero.
1.6.2.5 Ciclo Otto
El ciclo Otto es el ciclo termodinámico ideal que se aplica en los motores de
combustión interna. Se caracteriza porque en una primera aproximación
teórica, todo el calor se aporta a volumen constante.
1.7. HIPÓTESIS
Si se estudia la tecnología de motores eléctricos y se investiga proveedores,
materiales, técnicas necesarias, y a esto se suma el conocimiento adquirido
durante la carrera de Ingeniería Automotriz. Entonces se podrá construir un
6
buggy bajo las recomendaciones de Ron Champion que reduzca
notablemente las contaminaciones al medio ambiente.
1.8. ASPECTOS METODOLÓGICOS
Existen varios libros y manuales donde se puede obtener la información
necesaria para crear un diseño eléctrico, planos estructurales y posterior a
esto la construcción del buggy.
El motor eléctrico será importado y las demás partes se fabricarán o
adquirirá en el país para construir el buggy.
El buggy se puede construir en el taller automotriz de la Universidad
Tecnológica Equinoccial, será armado y pintado para realizar pruebas de
niveles de contaminación y verificación de funcionamiento.
CAPÍTULO II
2. INTRODUCCIÓN
Un cuadro o estructura vehicular, en el caso de este proyecto la estructura
del buggy, debe estar diseñado para ser lo suficientemente rígido para
resistir torsión y flexión. La mayoría de estructuras vehiculares están hechas
de tubos de acero, ya que son las estructuras que presentan mayor rigidez si
están bien dispuestas y aseguradas.
Los elementos de un cuadro estructural no son difíciles de construir,
simplemente se debe seguir las recomendaciones que se observan en el
libro de Ron Champion .Así podemos definir qué cambios hacer o como
mejorar nuestro cuadro de acuerdo a las condiciones de manejo en las que
se va a utilizar.
2.1. DISTRIBUCIÓN DEL PESO
El buggy tiene tracción en las ruedas posteriores, por lo tanto el centro de
gravedad va estar ubicado en lo posible lo más cercano al centro del
vehículo. Como varios autores afirman, en los cuadrones o buggys
deportivos se debe tratar en lo posible de mantener el centro de gravedad lo
mas central posible.
Para esto el motor de combustión y dos baterías están en el centro del
vehículo y el motor eléctrico junto con su controlador y un conjunto de dos
baterías más en la parte posterior.
Se puede observar la figura 1 el centro de gravedad del buggy y posterior a
esto los cálculos que se realizaron para determinar el cálculo de centro de
gravedad.
8
FIGURA 1. CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUGGY
B1 = Conjunto de dos baterías # 1, 16kg.
Me= Motor Eléctrico, 12.73kg.
A= Asiento.
MC= Motor de combustión, 10.9kg.
B2= Conjunto de dos baterías # 2, 16kg.
9
El asiento del buggy como se puede apreciar en la figura 1 se encuentra en
el centro de gravedad del buggy a solo unos centímetros apartado de él. Con
esto podemos decir que el centro de gravedad no cambia cuando una
persona se sube en el vehículo. Si se hace el mismo cálculo para determinar
el centro de gravedad del buggy pero en el eje z (es decir a lo ancho) se
tiene un valor de 0.32m o 320 mm es decir a tan solo unos centímetros del
centro del buggy. Este valor no altera su funcionamiento, el valor más
importante es el eje x como se puede observar en el cálculo anterior.
Como sabemos la distribución del peso cambia de acuerdo al movimiento
que tenga el vehículo.
Los cambios de carga de transferencia o peso son el resultado de las
fuerzas que estén actuando en el vehículo en este caso el buggy. Y estas
fuerzas pueden darse en una curva o en momentos de aceleración y
frenado.
La distribución equilibrada del peso entre los ejes de los vehículos de
tracción trasera, permite un mejor desempeño sobre la ruta y la motricidad
es buena debido al desplazamiento del peso hacia las ruedas motrices en
una fase de aceleración por lo cual mejora la aceleración. La tracción trasera
evita que el auto haga un subvirage, aunque es propenso al sobregiro y
requiere que se gire menos para evitar hacer un trompo o patinar. La
tracción trasera es lo mejor en cuanto a deportividad ya que permite un
reparto de peso más equitativo y por ende una impresionante estabilidad, la
tracción trasera es la elección de los apasionados del manejo y conductores
entusiastas.
La distribución del peso de un vehículo se consigue ubicando una balanza
debajo de cada rueda. Cuando se hacen los ajustes de la distribución hay
que considerar los "pesos transitorios" o carga de transferencia que el coche
experimenta mientras se lo está manejando.
Por ejemplo, cuando se acelera, el peso aumenta en la parte trasera del
vehículo, sobre las ruedas de atrás.
10
Cuando dobla hacia la derecha, el peso se incrementa sobre la izquierda del
automóvil por la fuerza de la inercia. Se puede sentir estas transferencias
del peso sobre su propio cuerpo cuando está manejando.
El ajuste más útil del peso de un vehículo para condiciones de competencia
es sobre la "vía frontal", la distribución del peso entre las ruedas de adelante
y las de atrás.
El propósito de ajustar la distribución del peso en tal vía es balancear el auto
entre el eje delantero y el trasero mientras el vehículo está girando.
Si los neumáticos frontales tienen mayor peso sobre ellos mientras se está
curvando, entonces se tendrán que ejercer más fuerza sobre los mismos,
que los neumáticos traseros para evitar el deslizamiento.
Esto determina que la aceleración de un objeto de masa "m" trasladándose
alrededor de un círculo con cierta velocidad, necesita una fuerza para
permanecer en el sendero circular con esa velocidad, y esa fuerza es justo la
masa del objeto multiplicada por la aceleración.
Por lo tanto si el frente tiene más peso, las ruedas frontales tenderán a
proveer más fuerza que las ruedas traseras para evitar que el automóvil se
deslice (patine) al doblar.
Eventualmente, las ruedas frontales comenzarán a deslizarse antes que las
traseras, lo que define aquello llamado subviraje.
Haciendo igual de pesado el tren delantero y el trasero durante un giro no
necesariamente significa que la distribución del peso será de 50/50, 50 %
sobre las ruedas delanteras y 50% sobre las traseras, mientras el auto
permanece sobre su camino.
El tipo de camino sobre la cual se planea circular, determina la distribución
ideal del peso. Si las condiciones del camino requieren de acelerar al curvar,
entonces el peso será transferido al tren trasero mientras se está curvando.
Entonces, se puede agregar peso sobre el frente del auto para compensar la
transferencia de peso cuando se encuentra en el momento más exigido que
es acelerando.
11
En lugar de usar la distribución 50/50 se podría utilizar 55/45. El frente del
vehículo será más pesado que la parte trasera cuando el auto esté quieto,
pero cuando acelera en una curva el peso se elevará en la parte de atrás y
balanceará al vehículo.
Si se encuentra circulando por un camino con curvas muy cortas y
pronunciadas, entonces probablemente entrará al punto de máxima
exigencia al doblar.
Cuando maneja en un camino con el mismo número de curvas tanto a
derecha como a izquierda, la "vía frontal" será el único ajuste del peso que
funcionará bien.
Sin embargo, hay dos ajustes más que se pueden mejorar notablemente la
maniobrabilidad si está compitiendo en una pista oval o en un camino con
predominio de curvas hacia derecha o hacia izquierda.
Estos ajustes adicionales son: la vía de la izquierda y el cruce de peso.
De esta manera por ejemplo podríamos modificar la transferencia de peso y
distribución para que el vehículo curve de mejor manera para un lado.
2.2. TRACCIÓN TRASERA
La tracción trasera (realmente denominada propulsión de empujar)
(abreviación en inglés RWD, de Rear-Wheel Drive) es un sistema en el que
el movimiento del motor se transmite sólo a las ruedas traseras.
2.2.1 HISTORIA DE LA TRACCIÓN TRASERA
Tradicionalmente fue el primer sistema empleado en los vehículos
autopropulsados de más de dos ruedas, especialmente por la necesidad de
hacer orientables las ruedas delanteras para la dirección. Durante décadas
se empleó en todos los automóviles y camiones. En los primeros sólo
permanece en vehículos de altas prestaciones y potencia. En los segundos
es la configuración básica a partir de un cierto tonelaje. Este tipo de tracción
es usado en prácticamente la totalidad en motocicletas y buggys o go karts
de este tipo.
12
La mayoría de vehículos de tracción trasera tienen un motor montado
longitudinalmente en la parte delantera del mismo, transmitiendo el
movimiento del motor a los ejes traseros a través de una caja de cambios,
eje de transmisión, diferencial y el eje de ruedas trasero.
FIGURA 2. TRACCIÓN TRASERA
2.2.2 VENTAJAS DE LA TRACCIÓN TRASERA EN EL BUGGY
Distribución de pesos más uniformes en las cuatro esquinas.
Mejor maniobrabilidad al tener un peso mejor distribuido, lo que ayuda
en las curvas, aceleración y frenado.
Mejor estabilidad y adherencia en caminos de asfalto o condiciones
climatológicas buenas.
Más apto con motores de mayor potencia.
Más apto para remolques.
Más robustos por separar las ruedas de dirección con las de
impulsión.
Mecánica más fácil.
Reducción del diámetro de giro, mejorando su maniobrabilidad en
espacios estrechos.
La distribución del peso adecuada también permite una conducción más
sencilla y está equilibrada para reducir efectos como son el sobreviraje y
subviraje.
Para entender mejor estos términos se debe revisar que es subviraje y
sobreviraje.
13
2.3 SUBVIRAJE
El subviraje es un fenómeno que se produce durante la conducción de un
vehículo que provoca que el giro real del mismo sea menor al que
teóricamente debería inducir la posición de las ruedas delanteras. De este
modo la parte delantera del vehículo tiende a salirse hacia el exterior de la
curva. Se produce cuando el vehículo pierde adherencia en el tren delantero,
por lo cual, da la sensación de "abrirse" en las curvas.
Es típico de los vehículos de tracción delantera y está determinado
principalmente por el reparto de pesos entre los ejes del vehículo y por las
inercias que producen las transferencias de masas durante la conducción. El
efecto contrario se conoce como sobreviraje.
En el subviraje, causado generalmente por un giro abrupto, las ruedas
delanteras comienzan a patinar antes que las traseras, por lo que si se
presiona ligeramente el freno, la transferencia de pesos del eje trasero al
delantero ayudara a aumentar la fuerza de fricción en este eje para mejorar
la situación.
Como anécdota, el ex-piloto y campeón del Mundo de rally Walter Röhrl
expresó una vez: "Subviraje es cuando ves el árbol contra el que te vas a
estrellar. Sobreviraje es cuando sólo lo sientes"
2.4 SOBREVIRAJE
Sobreviraje es un fenómeno que puede ocurrir en un automóvil al tratar de
doblar en una curva o cuando ya se está realizando. Se dice que el coche
hace un sobreviraje cuando las ruedas traseras no siguen el mismo recorrido
que el de las ruedas delanteras, sino que en su lugar se deslizan hacia el
exterior de la curva. El sobreviraje puede hacer que el vehículo haga un
trompo. En otras palabras más simples, el sobreviraje se da cuando la parte
trasera del vehículo quiere ir por delante de la parte delantera. El efecto es
contrario es el subviraje.
14
FIGURA 3. SOBREVIRAJE Y SUBVIRAJE
2.5 CARGA VERTICAL O INPUT
La entrada o input no es más que el peso o carga vertical que se genera en
una rueda, determinando así el performance de tracción llamado output de la
misma.
El Buggy tiene un peso aproximado de 215 kg
Carga Vertical = peso o carga en cada rueda
La carga vertical del buggy sin el peso del conductor es:
Ruedas traseras= 134.1 kg
Ruedas delanteras=81.81kg
2.6 TRACCIÓN U OUTPUT
La salida u Output de una llanta es que tan bien se adhiere a la superficie de
contacto, y este valor nos indica que tan rápido un auto puede acelerar,
frenar o curvar.
15
Tracción es lo que hace un auto girar, acelerar y frenar, está en función de
cuantas moléculas de caucho tocan el área de contacto o calle y que tanto
peso se tenga sobre esa área.
Se pensaría consecuentemente que una manera de ganar tracción es
agregar “carga vertical” (peso) en los neumáticos, mayor peso = mayor
tracción, sin embargo en la práctica no sucede así ya que aunque el peso
aumente sobre una llanta la tracción no aumenta en la misma proporción por
lo que las llantas tienen que hacer un mayor esfuerzo para mantener la
tracción debido al peso añadido. Para esto se tiene la curva de performance
de las llantas. Agregar peso “muerto” no solo incrementa la “carga vertical”
sino también la horizontal ya que el peso tiende a transferirse hacia los
costados del vehículo en curvas.
Una manera de obtener mejor tracción aumentando la “carga vertical” sin
añadir peso muerto es el “downforce” o empuje hacia abajo por
aerodinámica.
Otra manera de mejorar la tracción es aumentar el área de contacto de la
llanta.
Esto se puede lograr con llantas más anchas o con ajustes en el “caster” y
“camber” para procurar que al tomar la curva la llanta mantenga la mayor
cantidad de superficie en contacto con la calle.
Incluso ajustes en la presión del aire de las llantas puede ayudar bastante en
la tracción
2.7 CARGA VERTICAL CONTRA (VS. ) TRACCIÓN
Es necesario conocer como el neumático según sus propiedades y
características puede transformar los inputs en outputs, y también como la
llanta responde a los cambios en las entradas o cambios en las cargas
verticales.
16
La carga vertical está cambiando constantemente de acuerdo al movimiento
del vehículo es decir si esta en curva, frenado o aceleración.
La curva de performance de una llanta es la cantidad de tracción disponible
para un determinado tipo de llanta. Mientras mayor peso existe sobre el
neumático mayor es la tracción disponible.
No es necesario tener una curva para cada modelo especifico de llanta
porque que lo que se busca son características y rendimientos mas no un
valor exacto.
FIGURA 4. CURVA PERFORMANCE LLANTAS
La eficiencia o rendimiento de la llanta es el output o tracción dividido para el
input o carga vertical.
Examinando el cuadro de carga vertical versus la eficiencia de curva se
puede obtener las fuerzas g a las que el auto puede estar sometido por
ejemplo en una eficiencia del 140 % podemos decir que vamos a obtener
como fuerza máxima 1.4g’s.
17
La fuerza g no es una medida de fuerza, simplemente es una medida
intuitiva de aceleración. Una aceleración de 1G es generalmente
considerado como igual a la gravedad estándar, que es de 9.80665 metros
por segundo cuadrado (m/s2).
Para poder verificar estos datos se debe ver cuál es el peso o carga vertical
en cada neumático y comparar en la anterior gráfica. De esta manera se
obtiene dos datos la tracción y carga vertical con estos datos se hace la
siguiente tabla
De esta manera podemos analizar ciertas condiciones de manejo que el auto
puede presentar.
TABLA 1. CARGA VERTICAL Y EFICIENCIA DE CURVADO
CARGA VERTICAL VS. EFICIENCIA DE CURVA
CARGA TRACCION TRACCION FACTOR EFICIENCIA
VERTICAL
Kg
DISPONIBLE
Kg
CARGA
VERTICAL FUERZAS G CURVA
227 318 318 / 227 1.40 140%
454 454 454/ 454 1.00 100%
_
682 568 568/ 682 .83 83%
909 682 682 / 909 .75 75%
_ Buggy
134
210
210/ 134
1.56
135% tracción
18
2.8. CÁMBER
Cuando una llanta esta perpendicular al piso es cuando mayor tracción u
output presenta. A esto se lo llama cámber 0. Cuando la llanta es
perpendicular al piso su patrón de contacto es mucho más grande que
cuando presenta cierto ángulo.
Esta área de contacto está en contacto directamente con la superficie o piso.
Camber es una medida angular que representa la inclinación de la parte
superior de las ruedas, hacia fuera (+) o hacia adentro (-), a partir de la
vertical, vista desde el frente del vehículo.
En otras palabras el cámber es el ángulo formado entre las ruedas y el
vehículo. Específicamente es el ángulo formado entre el eje vertical de la
llanta y el eje vertical del carro visto desde adelante hacia atrás. La
diferencia entre ambos ángulos nos dará como resultado el valor del camber.
Este ángulo altera la calidad adherencia del vehículo cuando usan
suspensión. Es decir cuando se tiene un camber negativo se mejora la
adherencia en las curvas. Porque al momento de la curva por la inclinación
del carro la llanta tiene una mayor superficie de contacto.
Por no tener suspensión este buggy, lo más recomendable es tener un
camber de menos de 1° o 0°. Esto debido a que en las curvas las llantas
tienden a tener la misma inclinación que el vehículo.
Por otro lado si tenemos un camber negativo que va a favorecer en las
curvas, también nos quita adherencia en la frenada y aceleración en las
rectas. En su lugar para una mejor frenada y aceleración debemos tener
camber 0.
La mejor manera de determinar el camber es estudiar qué tipo de
suspensión se tiene y como trabaja o como se desempeña. Cuando se tiene
esto existen muchos cálculos y variables matemáticas que determinan el
mejor tipo de camber. Así se obtiene un camber que tenga una buena
adherencia en la curva pero también en el frenado.
19
Así como la mayoría de autos tienen un camber negativo, existen muchos
otros que por su uso tiene un camber positivo que beneficia a que la
columna de dirección haga menos esfuerzo
FIGURA 5. CÁMBER
2. 9. CÍRCULO DE TRACCIÓN
El concepto del círculo de tracción está basado en el hecho de que una
llanta tiene cierta cantidad de tracción en un momento dado.
Esta cantidad de tracción depende como ya se dijo del peso en cada llanta,
las condiciones de la superficie, clima, etc.
Cuando se estudia el círculo de tracción, la cantidad total de tracción es
considerada constante. Lo que muestra el círculo de tracción es cuanto se
distribuye la tracción entre las fuerzas de curvado y las fuerzas de
aceleración o frenado.
20
Este círculo indica que la cantidad de fuerza de curvado disponible para una
llanta va a reducirse con cualquier otra fuerza utilizada sea para acelerar o
frenar
FIGURA 6. CÍRCULO DE TRACCIÓN
La línea verde corresponde a un uso de carretera, donde se usa mucho más
la capacidad de aceleración que el agarre lateral: si se está usando hasta un
85 por ciento de la capacidad de adherencia en aceleración, donde la flecha
llega al círculo de agarre en seco, si se sigue dónde queda la linea para la
fuerza transversal se ve que sólo se puede aprovechar un 50 por ciento del
agarre lateral antes de empezar a perder adherencia, por “acumulación”
excesiva de fuerzas sobre el neumático. Sobre suelo húmedo los límites son
muy inferiores, de hecho ni siquiera se puede aprovechar el 50 % de la
capacidad de aceleración y eso sin contar con ningún margen para fuerzas
laterales. Las líneas rojas representan la situación en circuito, donde se
aprovechan mucho más las fuerzas transversales al poder inclinar más
libremente (sin riesgos y con buen asfalto). La flecha coincide con el círculo
de máxima adherencia en seca, si se sigue hacia el eje de fuerzas
21
longitudinales, apenas se puede usar un 10 % de éstas (en este caso,
frenada). Es decir, con esa inclinación, si se activan los frenos y supera una
fuerza mayor del 10% de lo que sería posible en línea recta, empezara a
deslizar. i
Entonces esto dice que dependiendo de la superficie de contacto también se
cambian los límites de este círculo representando así una menor o mayor
adherencia dependiendo del caso. En el caso de las ruedas de goma, el
coeficiente de fricción no es constante y depende de la temperatura, la
presión y sobre todo de la cantidad de deslizamiento de la rueda respecto a
la superficie del circuito. En el caso de las ruedas para todo terreno se
consigue normalmente incrementar el valor del coeficiente de rozamiento
mas por efecto de la deformación de las superficies en contacto según el tipo
de huella de la rueda utilizada, que por fuerza de adhesión, que depende
más de la calidad de compuesto y la temperatura de funcionamiento y que
sin embargo son preponderantes para incrementar el valor del coeficiente de
rozamiento cuando se trata con autos de pista.
En todos los casos interesa incrementar esta fuerza de fricción para mejorar
las características de aceleración y paso en curva de los vehículos. Pero
todo tiene un límite y este depende de cómo se combinan las distintas
fuerzas que interactúan sobre las ruedas de nuestro modelo durante la
conducción del mismo.
2.9.1 EFECTOS DE LA ACELERACIÓN EN EL CÍRCULO DE TRACCIÓN
Un ejemplo extremo de esta condición de aceleración sería un auto
patinando en una partida. Si este auto tiene suficiente potencia para hacer
que ambas ruedas traseras rompan la tracción, todas las llantas serán
usadas para la tracción de aceleración. Como resultado a esto tenemos que
en ese momento tenemos cero fuerzas disponibles para curvar.
22
2.9.2 EFECTOS DE FRENADO EN EL CÍRCULO DE TRACCIÓN
Estos efectos son similares pero opuestos. Si se bloquea las ruedas
delanteras se hará que el vehículo siga por la misma recta o por una recta
tangente, independientemente de donde se encuentre la posición del volante
o el ángulo de las ruedas. Cuando se bloquean las ruedas delanteras, todas
las fuerzas de tracción son absorbidas para el frenado y como resultado se
tiene de igual manera cero fuerzas disponibles para curvar. Para
contrarrestar este efecto es que se instalan sistemas de antibloqueo o más
conocido como ABS en ciertos modelos de vehículos.
En un auto en movimiento, la distribución de fuerzas de aceleración, curva y
frenado está constantemente cambiando.
2.10. EFICIENCIA CURVA
Muchos textos y revistas incluyen una medida de la potencia o eficiencia de
curva de varios modelos de autos deportivos.
La eficiencia de curvado es una medida expresada en fuerzas g. Para
determinar este valor se hace un patrón circular en una superficie plana
asfáltica y se dibuja una circunferencia de entre 60 y 90 metros de diámetro.
Se maneja al vehículo alrededor del círculo lo más rápido que sea posible
sin dejar que pierda tracción en la curva, se mide el tiempo en que el auto
completa los 360° y se calcula la aceleración lateral con el radio de la
circunferencia que el auto realizo y con el tiempo en el que cumplió los
360°.ii
Por ejemplo un Corvette logra una aceleración de 0.84g´s y un auto de
carreras produce 1.15 g´s.
La fórmula es la siguiente:
Aceleración lateral (eficiencia de curva)= (0.3754 x R) /
R= radio en metros de la circunferencia
T= tiempo requerido en completar los 360°
23
2.11. MATERIALES, EQUIPOS Y ACCESORIOS DEL BUGGY
Los materiales que se utilizan en el buggy tanto para la estructura como para
ciertos accesorios están detallados a continuación. También se puede
encontrar los equipos necesarios que se utilizan en la construcción del
mismo.
2.11.1 MATERIALES
Con la ayuda del libro “How to build a dune Buggy” de Earl Duty. Se utilizo
los materiales que mas convenían según el caso. Desde que aceros utilizar,
hasta que componentes como engranajes, catalinas, cadenas, frenos,
llantas, etc. De esta manera se adquirieron los materiales en diferentes sitios
de la ciudad.
Existen muchas decisiones que tomar antes de comprar cualquier
componente o material que se va a utilizar en el buggy o cualquier proyecto.
Primeramente se debe determinar qué tipo de buggy o vehículo se quiere
hacer, y simplemente para eso se debe saber en qué se lo va a utilizar o qué
necesidad debe cumplir.
Una vez realizado esto en el diseño, se junta cada uno de los componentes
que están planificados y observar si van a poder trabajar en conjunto y van a
cumplir con las necesidades.
Este buggy es apto para rodar sobre asfalto como también sobre tierra, es
decir es un buggy sport, su diseño es el de un buggy sin suspensión ya que
la necesidad a cubrir no es la de malos caminos sino mas un combinado
entre ciudad y caminos vecinales.
Las ruedas utilizadas en este buggy son de cuadrón de compuesto mixto
ring 8, así permiten suavidad de conducción en buenos y malos caminos.
Por sus características a pesar de que el vehículo no tiene suspensión, las
ruedas de cuadrón, suplen esta necesidad ya que están diseñadas para
trabajar a muy bajas presiones y realizar las veces de amortiguador.
24
En el libro de Earl Duty dice que para la estructura se pueden usar un tubo
de acero redondo de un espesor de 2mm.
2.11.2 ALGUNOS MATERIALES O ÍTEMS UTILIZADOS SON:
Los materiales se determinan bajo las recomendaciones de Ron Champion
en su libro “como construir un buggy arenero”.
Ítem Descripción Características Uso Observación
Acero de
transmisión AISI 4340
25 mm y 38mm
de diámetro
Columna de
dirección y
eje motriz
trasero
Tubo de
acero
Tubo
estructural
redondo
ASTM A569
38mm de
diámetro x 2mm
espesor
Estructura
del buggy
Chumaceras
de piso
Rodamiento
Tipo UC 205
25mm y 38mm
diámetro
interno
Eje motriz,
columna de
dirección
Rodamiento
de altas rpm
Pernos con
tuerca
Milimétricos
grado 8 paso
1.5
M12 x 100mm Chumaceras
de piso
Con tuerca
de seguridad
Pernos con
tuerca
Milimétricos
grado 8 paso
1.5
M10x 120mm dirección Con tuerca
de seguridad
Pernos con
tuerca
Milimétricos
grado 8 paso
1.5
M6x 40mm accesorios Con tuerca
de seguridad
Tanque de
combustible
Plástico de
polietileno
Capacidad 1
galón
Tanque de
gasolina
25
Tanque de
Aceite
Plástico de
polietileno
Capacidad de
0.25 galones
Tanque de
aceite para
motor de 2
tiempos
Neumáticos Compuesto
mixto 225/55 rin 8 Llantas
Asfalto o
tierra
Motor
Suzuki
Combustión
interna 2
tiempos
11hp, 9.8Nm a
6500 rpm
Motor de
combustión
Caja de 4
velocidades
Motor
eléctrico Mars Electric
15hp, 48v,
18Nm a 3700
rpm
Motor
eléctrico
Controlador Alltrax Axe 300 amp, 48 v
Controlador
del M.
Eléctrico
Fibra de
carbono
Fibra de
carbono
americana
tejido grueso
Panel de
control y
acelerador
2.11.3 ACERO
Comúnmente se denomina acero a una aleación de hierro y carbono, donde
el carbono no supera el 2,0% en peso de la composición de la aleación.
Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a las fundiciones,
que, a diferencia de los aceros, son quebradizas y no se pueden forjar, sino
que se moldean. 1
La ingeniería metalúrgica trata como acero a una familia muy numerosa de
aleaciones metálicas, teniendo como base la aleación hierro-carbono. El
hierro es un metal, relativamente duro y tenaz, con temperatura de fusión de
1.535 °C y punto de ebullición 2.740 °C. Mientras el carbono es un no metal ,
blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma
26
de diamante en que su estructura cristalográfica lo hace el más duro de los
materiales conocidos). Es la diferencia en diámetros atómicos lo que va a
permitir al elemento de átomo más pequeño difundir a través de la celda del
otro elemento de mayor diámetro.
El acero es el más popular de las aleaciones, es la combinación entre un
metal (el hierro) y un no metal (el carbono), que conserva las características
metálicas del primero, pero con propiedades notablemente mejoradas
gracias a la adición del segundo y de otros elementos metálicos y no
metálicos. De tal forma no se debe confundir el hierro con el acero, dado que
el hierro es un metal en estado puro al que se le mejoran sus propiedades
físico-químicas con la adición de carbono y demás elementos.
La definición anterior, sin embargo, se circunscribe a los aceros al carbono
en los que este último es el único aleante o los demás presentes lo están en
cantidades muy pequeñas. De hecho existen multitud de tipos de acero con
composiciones muy diversas que reciben denominaciones específicas en
virtud, ya sea de los elementos que predominan en su composición (aceros
al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de
cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e
incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas
aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros
especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los
comunes o "al carbono" que además de ser los primeros fabricados y los
más empleados, sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de
aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y
otra sustancia que incrementa su resistencia».
2.11.4. FIBRA DE CARBONO
La fibra de carbono es un material compuesto, constituido principalmente por
carbono. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligera
27
como la madera o el plástico. Por su dureza tiene menor resistencia al
impacto que el acero.
Al tratarse de un material compuesto, en la mayoría de los casos -
aproximadamente un 75%- se utilizan polímeros termoestables. El polímero
es habitualmente resina epóxica, de tipo termoestable aunque otros
polímeros, como el poliéster o el viniléster también se usan como base para
la fibra de carbono aunque están cayendo en desuso
FIGURA 7. FIBRA DE CARBONO
2.12. PARTES Y EQUIPOS PRINCIPALES
A continuación se presentan los equipos y partes principales del buggy tanto
como para la parte eléctrica como también la de combustión.
2.12.1. MOTORES DE COMBUSTIÓN
Se denomina motor de combustión a un motor capaz de transformar parte de
la energía proveniente de la combustión de sustancias adecuadas,
denominadas combustibles, en energía mecánica.
Cuando la combustión se produce dentro de un recinto cerrado se
denominan motores de combustión interna, normalmente utilizados en
automóviles.
28
También existen motores de combustión externa, en los cuales la
combustión se realiza en una cámara exterior al motor llamada caldera,
como las maquinas de vapor.
En este caso se utilizó un motor de combustión interna Suzuki de 2 tiempos,
100cc de cilindrada, con una potencia de 11 hp y 9.8Nm a 6.500 rpm.
2.12.1.1 Motor de combustión Interna
Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía
mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde
dentro de una cámara de combustión.
2.12.1.2 Tipos principales
Alternativos o principales
a) El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico
alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor
convencional de gasolina.
b) El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en
Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele
consumir gasóleo.
La turbina de gas.
El motor rotativo
2.12.1.3. Clasificación de los alternativos según el ciclo
De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro
De cuatro tiempos (4T) efectúan una carrera útil de trabajo cada dos
giros.
Existen los diésel y gasolina tanto en 2T como en 4T.
29
2.12.1.4. Historia
Los primeros motores de combustión interna alternativos de gasolina que
sentaron las bases de los que conocemos hoy fueron construidos casi a la
vez por Karl Benz y Gottlieb Daimler. Los intentos anteriores de motores de
combustión interna no tenían la fase de compresión, sino que funcionaban
con una mezcla de aire y combustible aspirada o soplada dentro durante la
primera parte del movimiento del sistema. La distinción más significativa
entre los motores de combustión interna modernos y los diseños antiguos es
el uso de la compresión.
2.12.1.5. Estructura y funcionamiento
Los motores Otto y los diésel tienen los mismos elementos principales,
(bloque, cigüeñal, biela, pistón, válvulas) y otros específicos de cada uno,
como la bomba inyectora de alta presión en los diésel, o antiguamente el
carburador en los Otto.
En los 4T es muy frecuente designarlos mediante su tipo de distribución: SV,
OHV, SOHC, DOHC. Es una referencia a la disposición del (o los) árbol de
levas.
2.12.1.6. Encendido
Los motores necesitan una forma de iniciar la ignición del combustible dentro
del cilindro. En los motores Otto, el sistema de ignición consiste en un
componente llamado bobina de encendido, que es un auto-transformador de
alto voltaje al que está conectado un conmutador que interrumpe la corriente
del primario para que se induzca un impulso eléctrico de alto voltaje en el
secundario. Dicho impulso está sincronizado con la etapa de compresión de
cada uno de los cilindros; el impulso se lleva al cilindro correspondiente
(aquel que está comprimido en ese momento) utilizando un distribuidor
rotativo y unos cables de grafito que dirigen la descarga de alto voltaje a la
bujía. El dispositivo que produce la ignición es la bujía que, fijado en cada
cilindro, dispone de dos electrodos separados unas décimas de milímetro,
30
entre los cuales el impulso eléctrico produce una chispa, que inflama el
combustible.
Si la bobina está en mal estado se sobrecalienta; esto produce pérdida de
energía, aminora la chispa de las bujías y causa fallos en el sistema de
encendido del automóvil.
2.12.1.7 Refrigeración
Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de
algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de
automóviles y de aviones y los motores fueraborda se refrigeran con aire.
Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior
con un conjunto de láminas de metal que emiten el calor producido dentro
del cilindro.
El motor de combustión del buggy es enfriado por aire.
2.12.1.8 Motor de dos tiempos
Motor refrigerado por aire de una moto: azul aire, verde mezcla
aire/combustible, gris gases quemados.
Existen motores dos tiempos tipo Otto y también diésel, estos motores por
tener un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro (motor
de 4 tiempos) su eficiencia menor que la de los motores de cuatro tiempos,
pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un ciclo completo, producen
más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo tamaño.
El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración
de los periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una
parte mínima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operación
requiera un tiempo completo. El diseño más simple de motor de dos tiempos
utiliza, en lugar de válvulas de cabezal, las válvulas deslizantes u orificios
(que quedan expuestos al desplazarse el pistón hacia atrás). En los motores
de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a través
del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más alejada del
31
cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se enciende
la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación,
el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio
de expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.
FIGURA 8. MOTOR DE DOS TIEMPOS
2.13. EQUIPOS ELECTRICOS Y ELECTRÓNICOS
El buggy cuenta con un motor eléctrico que permite el movimiento del
vehículo. El motor que se utilizo es un
2.13.1 MOTOR ELÉCTRICO ME0708 PM:
Este motor es de tipo Brushed, de imán permanente, corriente continua y de
alta eficiencia y rendimiento. Es capaz de lograr hasta 15hp y puede trabajar
con tensiones desde los 24v hasta los 48v y 18 Nm de torque. Puede
consumir continuamente 100 amperios hora y en descargas bruscas hasta
300 amperios hora. Diseñado para trabajar con baterías de corriente
continúa en vehículos eléctricos.
El motor tiene un peso con base y piñón de 28 libras.
32
FIGURA 9. MOTOR ELÉCTRICO
2.13.1.1 Que es un motor eléctrico
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica
en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos
de los motores eléctricos son reversibles, y también pueden transformar
energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.
Un motor eléctrico simple es una bobina de cable esmaltado que rota dentro
de campos magnéticos para un motor brushed o con escobillas.
Esta bobina es alimentada por dos o varias escobillas que hacen contacto
con un anillo plano cortado llamado conmutador.
Existen motores eléctricos de todo tipo, forma y tamaños y son los
elementos mecánicos más eficientes del planeta. Y al contrario de un motor
de combustión los motores eléctricos no generan residuos contaminantes.
Técnicamente en un motor eléctrico solo existen tres partes en movimiento,
el rotor principal y los dos rodamientos.
Un motor eléctrico tiene una eficiencia entre el 85 % y 95 % de energía
transferida a las ruedas, mientras que un motor de combustión llega al 20%
0 30% y máximo un motor diesel hasta un 40 % en casos especiales.
Es decir un motor de combustión llega a desperdiciar hasta el 80% del
combustible fósil quemado.
33
Además algo que es muy ventajoso de los motores eléctricos es su reducido
tamaño y peso comparado al motor de combustión.
Es por esto que en el caso de los vehículos híbridos se puede utilizar un
motor eléctrico potente y un motor de combustión mucho más pequeño que
el de serie.
En el buggy utilizo un motor eléctrico de corriente continua de magneto
permanente o imán permanente, este tipo de motores tienen ciertas
diferencias importantes comparado a un motor común o un motor eléctrico
antiguo.
El tamaño de este tipo de motores es mucho más reducido, su peso es de la
mitad de un motor eléctrico normal que tenga la misma potencia, es mucho
más eficiente. Otra ventaja muy grande es que este tipo de motores ya no
sufre pérdidas de magnetismo con el uso y el tiempo. Hace varios años los
motores eléctricos también perdían potencia debido a la desmagnetización
de sus imanes.
Otro dato importante de estos motores PM, por sus siglas en ingles que
significan Permanent Magnet, es que el torque se mantiene
independientemente de la circunstancia, por ejemplo un motor de
combustión tiene el torque más alto a las 4500 rpm en promedio, mientras
que los motores eléctricos PM pueden tener el mismo torque incluso en
arranque o altas rpm.
Este motor es controlado por el controlador de velocidad Alltrax y por el
sensor de posición del acelerador que es un potenciómetro
2.13.1.2 Partes del motor eléctrico
Armazón
Es la parte externa del motor eléctrico, protege al rotor y sus componentes y
además es donde se ubican los imanes permanentes o la bobina
dependiendo del motor que sea si es un inrunner o un outrunner, con o sin
escobillas.
34
Un motor inrunner es el que usamos en este buggy, su carcasa o armazón
es fijo y no se pueden ver las partes en movimiento.
Un motor outrunner es la nueva tecnología de motores, su carcasa gira. Es
decir el Armazón exterior se apoya en el eje bobinado que es estático y los
imanes giran junto con el armazón exterior, sin necesidad de utilizar
escobillas. Es decir son motores que trabajan de la misma manera pero en
lugar de tener un rotor, la carcasa o armazón se convierte en rotor.
Rotor
El rotor es la parte principal del motor eléctrico, gira en un eje apoyado en
dos rodamientos, creando torque. La rotación como ya dijimos es producida
por la corriente que pasa por la bobina.
El rotor consta principalmente de un eje con piezas laminadas de acero
llamada núcleo.
El núcleo del rotor es dividido en secciones con bobinas de cable de cobre
esmaltado. Cuando la corriente es aplicada a través del conmutador y las
escobillas se producen el movimiento del rotor.
Conmutador
El conmutador normalmente consiste en un segmento de cobre, divido en
partes, pegado a una circunferencia plana que se encuentra en el rotor.
Cada segmento del conmutador está separado del otro.
Un juego de escobillas que están en el armazón del motor suple corriente al
conmutador y cada segmento.
El conmutador actúa como un interruptor para cada segmento del rotor.
Cuando las escobillas están en contacto fluye corriente a través del
conmutador y por lo tanto de los bobinados.
Mientras el rotor gira, las escobillas en contacto con el conmutador, alternan
los polos magnéticos continuando con la rotación del motor.
Campo Magnético
Los electroimanes en caso de motores excitados o imanes permanentes son
los que crean el campo magnético del motor eléctrico.
35
Si se tiene un motor excitado quiere decir que tiene otro bobinado más
pequeño que el del rotor para crear un campo magnético.
Los imanes o polos son curvados y dados la forma del rotor para hacer
coincidir su circunferencia.
Como se afirma los polos pueden ser creados por un imán permanente o por
un electroimán.
Escobillas
Las escobillas son hechas de un material compuesto de carbón, usualmente
son de forma rectangular. Tiene un cable de cobre adherido que ayuda a la
conducción de la corriente, hoy en día se adhieren diferentes materiales para
reducir el desgaste.
Las escobillas están sujetas en lo que se llama porta escobillas y se
encuentran en la parte trasera del motor.
El porta escobillas tiene un resorte que presiona a las escobillas contra el
conmutador cada resorte está diseñado para proporcionar la tensión
adecuada y realizar un buen contacto con el conmutador.
La tensión de las escobillas con el conmutador es sumamente importante. Si
la tensión es menor que la adecuada las escobillas rebotaran y producirán
un arco. Y si la tensión es mayor a lo adecuado las escobillas sufrirán un
desgaste prematuro, incluso pueden dañar al conmutador.
2.13.1.3 Tiempo o distribución del motor eléctrico
Al igual que un motor de combustión interna, en un motor eléctrico tenemos
un avance o retardo del tiempo de “distribución”. En un motor eléctrico el
campo magnético nunca es perfectamente uniforme. Cuando el rotor da
vueltas induce efectos de campos que interrumpen y distorsionan las líneas
de campo magnético del estator.
Mientras más rápido gire el rotor, mayor cantidad de distorsión se producen
en los grados del campo magnético. Debido a que el motor trabaja de
manera más eficiente si el rotor recibe los campos magnéticos del estator de
una manera recta, es necesario realizar un avance o retardo el tiempo en
36
que la corriente llega a las escobillas, de esta manera se produce la mayor
eficiencia magnética y fuerza de rotación o torque del motor.
Para modificar el tiempo en un motor eléctrico se puede variar los ángulos
de posición de las escobillas, como ya sabemos el motor viene ya con el
mejor avance posible que se determina en la fábrica.
2.13.1.4 Principio de funcionamiento
Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el
mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por
el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un
campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las
líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente
eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades
magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en
el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce
un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un
campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos
magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la
energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un
dispositivo llamado flecha.
Ventajas
En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores
de combustión:
A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
Se pueden construir de cualquier tamaño.
Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente
constante.
Su rendimiento es muy elevado, este tipo de motores no emite
contaminantes.
37
2.13.2. CONTROLADOR DE VELOCIDAD
Este controlador está diseñado para motores PM. Es programable vía un
conector RS232 que es un puerto común de computadora. Tiene diferentes
patrones de trabajo. Es sellado completamente por un recubrimiento epóxico
que lo protege de los cambios ambientales. Tiene transistores de alta
tecnología y tipo mosfet para entregar una excelente eficiencia y
transferencia de energía.
FIGURA 10. CONTROLADOR DE VELOCIDAD
2.13.3 CONTACTOR:
El Contactor o solenoide principal del vehículo es básicamente un gran relé.
Es un contactor de tipo normalmente abierto. Esto significa que el contactor
debe ser energizado con 48v para activar y completar o cerrar el circuito
principal. Este tipo de contactores están diseñados para trabajar a rangos
mayores a 500 amp continuos. Este gran relé es energizado cuando el key
switch que se encuentra en el acelerador o potenciómetro se activa, dejando
circular la corriente necesaria hacia el controlador. También se tiene el
38
contactor de reversa con la función de invertir la polaridad y dar reversa al
buggy.
FIGURA 11. CONTACTOR DE 48 V
2.13.4 ACELERADOR O POTENCIÓMETRO
El potenciómetro hace la función de un acelerador, mide donde se encuentra
el pedal de acelerador y envía una señal. Está conectado al pedal del
acelerador o como en este buggy por diseño conectado a la palanca de
aceleración ubicada en el volante. El potenciómetro que se utiliza en el
buggy es un Curtis PB-6 es el más común por su gran performance. Este
trabaja en un rango entre 0 y 5k ohmios.
Dentro de él se encuentra también un pequeño switch o interruptor que
conecta y permite el funcionamiento del controlador si el controlador detecta
que en el momento del encendido el acelerador no se encuentra en la
posición cero, el controlador no se activara por seguridad.
39
FIGURA 12. POTBOX O ACELERADOR
2.13.5 GENERADORES DE CORRIENTE
Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la
energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la
acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos
sobre una armadura (denominada también estator).
En el buggy se utilizaron dos generadores de 24 voltios y 70 amperios hora
cada uno. Cada uno está conectado a dos baterías. Es decir cada generador
carga dos baterías con una capacidad de 70 amperios hora para cada una
ya que la conexión es en serie. Cada batería recibe una carga de 12voltios y
70 amperios hora
40
FIGURA 13. GENERADOR DE CORRIENTE
FIGURA 14. CONTROLADOR Y CONTACTOR
41
2.13.6 BATERÍA
La batería o acumulador eléctrico, es un dispositivo que almacena energía
eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la
devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado
número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario; es decir, un
generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado
electricidad previamente mediante lo que se denomina proceso de carga.
Desde sus comienzos la tecnología de las baterías ha evolucionado.
Mirando hacia el pasado encontramos la primera batería, inventada en 1800
por Alessandro Volta. En honor a él se puso en nombre de Voltio a la unidad
de medida de tensión de corriente.
En un auto que sea solamente eléctrico la batería es el elemento más
importante del mismo.
Todos los días de nuestras vidas tenemos baterías funcionando cerca de
nosotros. Es una industria multibillonaria alrededor del mundo. Sin las
baterías no podríamos encender nuestros autos, luces de emergencia,
nuestros celulares, sistemas de seguridad, telecomunicaciones, etc.
La batería es algo que no hemos sustituido desde los años 1800, casi 211
años.
Se dice que existe una conspiración entre Texaco-Chevron y General
Motors, afirman varios libros que es la razón por la cual en estos últimos
años no se han reemplazado ya a los vehículos de combustión interna. Se
dice que Texaco-Chevron compró a general motors la patente de la batería
de Nickel Metal Hidride
O comúnmente conocida como NiMH. Con esta patente se prohibió construir
baterías de gran escala, es decir baterías para vehículos de este
componente NiMH. Se dice entonces que es por esta razón que en nuestros
días no hemos reemplazado ya los vehículos de combustión y también se
dice que es la razón por la cual la tecnología de baterías ha avanzado tan
lentamente
42
2.13.6.1 Baterías de plomo-ácido
En muchos países también se la conoce como batería de arranque y es la
que utilizamos comúnmente en los autos de combustión para encender los
motores.
Está constituida por dos electrodos de plomo, de manera que, cuando el
aparato está descargado, se encuentra en forma de incrustado en una matriz
de plomo metálico (Pb); el electrólito es una disolución de ácido sulfúrico.
Este tipo de acumulador se sigue usando aún en muchas aplicaciones, entre
ellas en los automóviles. Su funcionamiento es el siguiente:
Durante el proceso de carga inicial, el sulfato de plomo (II) es reducido a
plomo metal en el polo negativo (cátodo), mientras que en el ánodo se forma
óxido de plomo . No se libera hidrógeno, ya que la reducción de los protones
a hidrógeno elemental está cinéticamente impedida en una superficie de
plomo, característica favorable que se refuerza incorporando a los electrodos
pequeñas cantidades de plata. El desprendimiento de hidrógeno provocaría
la lenta degradación del electrodo, ayudando a que se desmoronasen
mecánicamente partes del mismo, alteraciones irreversibles que acortarían
la duración del acumulador.
Durante la descarga se invierten los procesos de la carga. El óxido de
plomo, que ahora ejerce de cátodo, es reducido a sulfato de plomo ,
mientras que el plomo elemental es oxidado en el ánodo para dar igualmente
sulfato de plomo . Los electrones intercambiados se aprovechan en forma de
corriente eléctrica por un circuito externo.
En la descarga baja la concentración del ácido sulfúrico, porque se crea
sulfato de plomo y aumenta la cantidad de agua liberada en la reacción.
Como el ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad superior a la del
ácido sulfúrico diluido, la densidad del ácido puede servir de indicador para
el estado de carga del dispositivo.
No obstante, este proceso no se puede repetir indefinidamente, porque,
cuando el sulfato de plomo forma cristales, ya no responden bien a los
procesos indicados, con lo que se pierde la característica esencial de la
43
reversibilidad. Se dice entonces que la batería se ha sulfatado y es
necesario sustituirla por otra nueva.
FIGURA 15. BATERIA DE PLOMO
2.13.6.2 Baterías de Litio
Las baterías de Litio son la última tecnología y es a la que todos los medios
le ponen interés. Muchos de los fabricantes de autos y motocicletas han
incrementado el uso de baterías de litio. El litio será el futuro cercano de los
vehículos eléctricos e híbridos, aunque como ya lo dijimos ya se usan.
Cuando las baterías son cuidadas correctamente, trabajan
excepcionalmente bien, de hecho es la mejor batería que se puede
encontrar.
En una celda de litio típica, el ánodo, o electrodo negativo, está basado en
carbón, y el cátodo o electrodo positivo, está hecho de litio y cobalto o
manganeso, hierro, polímeros, etc.
Debido a que el litio reacciona violentamente con el agua, el electrolito está
compuesto de una sustancia no acuosa que contiene sales de litio y actúa
puramente como medio de conducción, sin participar en el proceso químico.
Y gracias a que no existe agua ya no se tiene gases ni pesos excesivos.
44
2.13.6.3 Reciclaje de Baterías
Como se ha visto, la mayoría de baterías contienen metales pesados y
compuestos químicos, muchos de ellos perjudiciales para el medio
ambiente. Es muy importante no tirarlas a la basura (en la mayoría de los
países eso no está permitido), y llevarlas a un centro de reciclado.
Actualmente, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas
también se hacen cargo de las baterías usadas.
Dentro de este grupo están baterías aunque no se limitan a: Baterías de
automóvil, de carros de golf, sistemas de alimentación ininterrumpida,
baterías de maquinaria industrial, baterías de motocicletas, y otras baterías
comerciales. Pueden ser normales de plomo ácido, selladas de plomo ácido,
de tipo gel, o de matriz absorbente. Estas se reciclan picándolas,
neutralizando su ácido, y separando los polímeros del plomo. Los materiales
recuperados se usan en una variedad de aplicaciones, incluyendo nuevas
baterías y pilas.
4.1. VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
Un vehículo eléctrico consiste básicamente de tres partes principales, un
motor eléctrico que da movimiento a las ruedas, una fuente de energía que
en este caso son las baterías y un controlador que regula la energía que
fluye hacia el motor.
Un vehículo eléctrico necesita de una fuente de alimentación de energía
eléctrica externa para recargar sus baterías.
Un vehículo eléctrico de batería (abreviado "VEB") es un vehículo de
propulsión alternativa.
A diferencia de un motor de combustión interna que está diseñado
específicamente para funcionar quemando combustible, un vehículo eléctrico
45
obtiene la tracción de los motores eléctricos, pero la energía puede ser
suministrada de varias formas como:
Alimentación externa del vehículo durante todo su recorrido,
con un aporte constante de energía, como es común en el tren
eléctrico y el trolebús.
Energía proporcionada al vehículo en forma de un producto
químico almacenado en el vehículo que, mediante una
reacción química producida a bordo, produce la electricidad
para los motores eléctricos. Ejemplo de esto es el coche
híbrido no enchufable, o cualquier vehículo con pila de
combustible.
Energía generada a bordo usando energía nuclear, como son
el submarino y el portaaviones nuclear.
Energía generada a bordo usando energía solar generada con
placas fotovoltaicas, que es un método no contaminante
durante la producción eléctrica, mientras que los otros métodos
descritos dependen de si la energía que consumen proviene de
fuentes renovables para poder decir si son o no contaminantes.
Energía eléctrica subministrada al vehículo cuando está
parado, que es almacenada a bordo con sistemas recargables,
y que luego consumen durante su desplazamiento. Las
principales formas de almacenamiento son:
Energía química almacenada en las baterías como en el
llamado vehículo eléctrico de batería, especialmente en
baterías de litio que parece ser la tecnología más madura a día
de hoy. Es preciso destacar las nuevas inversiones que se
están haciendo en el mayor yacimiento de litio (Salar de Uyuni-
Bolivia) para la fabricación de estas baterías.
Energía eléctrica almacenada en súper-condensadores.
Tecnología aún muy experimental.
También es posible disponer de vehículos eléctricos híbridos,
cuya energía proviene de múltiples fuentes, tales como:
46
Almacenamiento de energía recargable y un sistema de
conexión directa permanente.
Almacenamiento de energía recargable y un sistema basado
en la quema de combustibles, incluye la generación eléctrica
con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor
eléctrico y de combustión
ihttp://ingenieriadelautomovil.wordpress.com/2010/04/23/circulo-de-traccin-o-circulo-de-kamm/
Ingenieria del automovil 2011-04-13
ii Chassis Engineering, Herb Adams capitulo 1 cornering efficiency
CAPÍTULO III
3. CONSTRUCCIÓN DEL BUGGY
En el presente capítulo se describe el proceso de construcción del buggy.
3.1. CONSTRUCCIÓN
Antes de contruir un cuadro o estructura es necesario reconocer que hay
figuras geométricas que nos permiten tener estructuras, semi-rígidas o
completamente rígidas. La figura o forma básica de construcción de
carrocerías es el triángulo. Su forma y dimensión, es decir en una carrocería,
no va a cambiar al menos que los tres lados tengan una ruptura. En
contraste, una figura cuadrada hecha de tubos no es rígida y se doble
fácilmente diagonalmente incluso con cargas muy pequeñas.
Si a ese cuadrado le agregamos un tubo diagonal y formamos un triangulo
vamos a ver que la estructura se convierte en rígida. También se pueden
utilizar dos tubos diagonales pero solamente cuando se sabe que la
estructura va a realizar esfuerzos no normales o muy bruscos.
Para este proyecto se va a utilizar una estructura de tipo escalera o llamado
Ladder para la base y con una barra antivuelco con cuatro triángulos, que
aparte de cumplir su función antivuelco brindan rigidez a todo el conjunto.
El diseño de este buggy nació gracias al libro de Ron Champion en Build you
own off-road buggy.
Gracias a varios conceptos básicos que en este libro se presentan más toda
la información recolectada de Herb Adams en Chassis Engineering se llevo
a cabo la construcción de este buggy.
48
FIGURA 16. ESTRUCTURA BASICA DE RON CHAMPION
La construcción de este buggy cuenta con todas las recomendaciones de
Ron Champion.
Primero se debe hacer un borrador para ver el espacio y distribución de
todos los componentes del buggy. Luego un modelo a escala en madera
balsa para ver como la estructura reacciona es esfuerzos de carga y torsión.
Tal como en libro de ingeniería de chasises de Herb Adams dice:
Si se desea ver como el modelo de el cuadro funciona se debe realizar un
simple modelo de madera balsa y probar con distintas fuerzas. Para así
determinar en qué cambiar o modificar la configuración o para llegar a la
mejor sinergia entre los tubos y lograr la carrocería o estructura deseada.
En el libro dice que para un auto normal es recomendable hacer el modelo
en escala 1/12. Sin embargo para este vehículo se realiza el modelo en
escala 1/10 por su tamaño pequeño. Anexo #1. El peso que se debe agregar
son 12 onzas en cada esquina del modelo, y en la parte central del mismo.
El modelo de balsa no debe deformarse a simple vista, si podemos apreciar
una deformación considerable, la estructura debe reforzarse o modificarse.
En este modelo en balsa se observo que el patrón de Ron Champion del
cuadro trabaja muy bien y cumple con las expectativas.
49
3.2 CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO:
Para verificar que la construcción del buggy cumple con los requerimientos,
se realizan estudios de cada uno de los factores que en el libro ingeniería
de chasis afirma como por ejemplo el modelo escala mencionado
anteriormente o el centro de gravedad.
En este libro se observa la mejor manera de construir el buggy para que
trabaje a las condiciones que se han propuesto en este proyecto.
3.3 ESTRUCTURA DEL BUGGY Y CONSTRUCCIÓN
La estructura nace de un tipo de Dune Buggy o también conocidos como go
kart arenero, este tipo de vehículos pequeños no tiene suspensión por sus
características y están diseñados para ser en la mayoría de los casos
monoplaza.
La estructura está construida para que el buggy tenga un propulsión tanto
por el motor eléctrico como el de gasolina.
Con una investigación previa de todos los componentes que tiene un buggy
de estas características, mas todas las técnicas y métodos se obtienen de
los libros de Ron Champion en “Build your own off road buggy” y Earl Duty
en “How to build a dune Buggy”, se puede realizar un diseño que ajuste a
todas las necesidades requeridas y además que pueda cumplir con toda las
expectativas.
Entre algunas de las características del diseño, las más importantes a
destacar son:
Que el buggy sea lo más liviano posible
Estructura rígida
Espacio suficiente para los componentes del motor, eléctrico y de
combustible
Tener el torque adecuado para la geografía de nuestro país
Reducir la contaminación ambiental tanto como por gases de escape
como también por ruido
50
Que sea un vehículo para conducir tanto por asfalto como para
caminos malos.
Como sabemos a diferencia de otros vehículos, un buggy puede adaptarse a
casi cualquier tipo de operación, para correr en pistas, para todoterreno,
para lodo, para escalar rocas, para hacerlos con de trabajo pesado y porque
no para hacerlos buggys híbridos que no contaminen como los demás y que
tengan una conducción de mayor confort.
Antes de empezar hacer el diseño del buggy hay que tomar muchas
decisiones, y además hay que adecuar el diseño para las cosas que se
pueden comprar y fabricar en nuestro país.
La estructura del buggy está hecha completamente de tubo de acero
estructural de 1 ½” y 1” con una pared de 2mm (espesor), como en el libro
de Ron Champíon recomienda.
Se necesitaron 4 tubos de 6 metros para realizar toda la estructura.
La integridad de la estructura depende mucho de los cortes y las soldaduras.
Una buena precisión de corte hará una estructura correctamente formada y
una buena suelda permitirá que todos los tubos formen una sola estructura
con una excelente sinergia.
3.3.1 PLANOS DEL BUGGY
A continuación se presentan los planos en Autocad del buggy.
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
TUBOS LÁMINA 9 DE 9
ITEM
#
DESCRIPCIÓN
DIÁMETRO
EXTERIOR
MEDIDA
mm CANTIDAD OBSERVACIÓN
1 Tubo de acero de
38mm 845 4
Longitud para corte de
tubo
2 Tubo de acero de
38mm 1525 2
Longitud para corte de
tubo
3 Tubo de acero de
38mm 1041.2 1
Longitud para corte de
tubo
4 Tubo de acero de
25mm 581.9 2
Longitud para corte de
tubo
5 Tubo de acero de
25mm 516.9 6
Longitud para corte de
tubo
6 Tubo de acero de
38mm 308 1
Longitud para corte de
tubo
7 Tubo de acero de
25mm 361.9 1
Longitud para corte de
tubo
8 Tubo de acero de
25mm 118 2
Longitud para corte de
tubo
9 Tubo de acero de
25mm 214.6 2
Longitud para corte de
tubo
10 Tubo de acero de
25mm 1346 2
Longitud para corte de
tubo
11 Tubo de acero de
38mm 910 2
Longitud para corte de
tubo
12 Tubo de acero de
25mm 745.4 2
Longitud para corte de
tubo
61
Se debe aclarar que, en varias de las longitudes de corte de tubo está
considerado el acabado de boca de pescado, el cual tiene una longitud de
10mm a cada lado del acabado. Es decir a la longitud real del tubo que se
encuentra en la lámina 1, se le suma 10mm o 20mm dependiendo el caso.
3.4. CONSTRUCCIÓN DEL LA ESTRUCTURA DEL BUGGY
En las siguientes páginas encontramos el proceso de construcción de la
estructura.
3.4.1. HERRAMIENTAS NECESARIAS
Herramientas de corte estas pueden ser estacionarias o móviles con un
respectivo disco de corte para acero o para ciertos casos arco de sierra y
sierra.
Reglas metálicas
Escuadras metálicas
Instrumentos de medición como calibradores pie de rey, flexómetros y
goniómetros digitales.
Suelda eléctrica
Superficie o mesa plana
Cepillos de alambre
Taladro eléctrico con sus respectivas brocas
Lijadoras
13 Tubo de acero de
25mm 260 2
Longitud para corte de
tubo
14 Tubo de acero de
38mm 290 2
Longitud para corte de
tubo
15 Tubo de acero de
38mm 200 2
Longitud para corte de
tubo
16 Tubo de acero de
38mm 506.5 1
Longitud para corte de
tubo
62
3.4.2. CORTE DE LOS TUBOS
Lo más adecuado es cortar los tubos justo antes de soldarlos y construir así
el cuadro. Siempre cortar de pareja en pareja, existen muchas partes que el
buggy tiene dos tubos o más exactamente iguales, es bueno cortar primero
estos tubos para tener un mejor acabado e ir cortando a medida que se
vayan soldando los tubos.
Es decir lo mejor es cortar los tubos parte por parte y no todos a la vez.
Siempre hay que cortar el tubo perpendicular es decir 90° con respecto a la
pared del tubo y solamente los que tengan ángulos medir el mismo y calibrar
la herramienta de corte o simplemente marcar el tubo.
Una vez cortado el tubo se debe hacer en el mismo lo que se conoce como
Fish- Mounting o boca de pescado, esto ayuda a que el tubo encaje
perfectamente al otro tubo, ya que en la mayoría de los casos se debe soldar
justo en la parte redonda del tubo.
FIGURA 17. CORTE Y ACABADO DE LOS TUBOS
Para realizar este acabado se puede hacer a mano con una lima redonda o
sino si se tiene una lijadora de banda que permita realizar este acabado.
Para realizar este “acabado boca de pescado” como se lo conoce, en los
extremos de los tubos se pueden dibujar con un marcador y con un patrón
hecho de cartón (véase figura anterior) la curvatura que se necesite según el
tubo que se tenga y según el tubo donde va a ser soldado.
63
3.4.3 SUPERFICIE DE SOLDADO
El lugar donde se va a soldar el cuadro debe tener una superficie plana y
que no presente inclinaciones hacia ninguno de los lados. Se necesita una
superficie que pueda resistir el calor y también los residuos de las sueldas,
muchos libros afirman que el mejor “escritorio” para soldar es la madera.
Es bueno dibujar también en la superficie plana o madera el contorno del
buggy para poder soldar la estructura con mayor facilidad.
3.4.4 CONSTRUCCIÓN DEL CUADRO
Una vez cortados los tubos y con el acabado adecuado se deben juntar y ver
que cuadren perfectamente. Cuando se tiene comprobado esto se puede
soldar un pequeño punto en cada unión de los tubos y así ir soldando todo el
cuadro para que al final tengamos una estructura armada pero todavía
podamos corregir si es necesario.
Si el cuadro esta ya armado y todo está como que se desea se procede a
soldarlo.
FIGURA 18. PUNTOS DE SUELDA EN LOS TUBOS
64
3.4.5 SOLDADURA
La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de
dos materiales, (generalmente metales), logrado a través de la fusión, en la
cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un
material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de
material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una
unión fija. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí
misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura
blanda y la soldadura fuerte , que implican el derretimiento de un material de
bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre
ellos, sin fundir las piezas de trabajo.
Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura,
incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de
electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para
formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco
eléctrico. La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos
generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas
caliente.
Mientras que con frecuencia es un proceso industrial, la soldadura puede ser
hecha en muchos ambientes diferentes, incluyendo al aire libre, debajo del
agua y en el espacio. Sin importar la localización, sin embargo, la soldadura
sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar
quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, y la sobreexposición a
la luz ultravioleta.
3.4.5.1 Procesos de soldadura
Para la Construcción del buggy se utiliza la suelda eléctrica por arco voltaico
65
3.4.5.2 Soldadura por arco
FIGURA 19. SUELDA POR ARCO
Estos procesos usan una fuente de alimentación para soldadura para crear y
mantener un arco eléctrico entre un electrodo y el material base para derretir
los metales en el punto de la soldadura. Pueden usar tanto corriente
contínua (DC) como alterna (AC), y electrodos consumibles. A veces, la
región de la soldadura es protegida por un cierto tipo de gas inerte o semi-
inerte, conocido como gas de protección, y el material de relleno a veces es
usado también.
3.4.5.3 Electrodos usados en la construcción del Buggy
Para soldar la estructura del buggy se utiliza básicamente dos electrodos.
El principal es el Electrodo Celulósico C-13 o conocido como E 6011, este
electrodo fue el más utilizado y el Electrodo básico de baja aleación B-10 o E
7018 que se utiliza en piezas de gran espesor.
Electrodo Celulósico C-13
Conocido como E 6011 es un electrodo de revestimiento blanco y su
identificación es la punta de color azul claro. Se utilizó este electrodo por las
características que presenta que son las siguientes:
Electrodo del tipo celulósico, para soldaduras de penetración. El arco es muy
estable, potente y el material depositado de solidificación rápida, fácil
66
aplicación con corriente continua y alterna. Y lo más importante, los
depósitos son de alta calidad en cualquier posición.
Las posiciones a soldar pueden ser: Plana, horizontal, sobre cabeza, vertical
ascendente, vertical descendente.
Este electrodo debe ser conectado al polo positivo y se debe configurar para
soldarlo de la siguiente manera
TABLA 2. AMPERAJE PARA SOLDAR
Para corriente continua - Electrodo al polo positivo
</> mm </> Pulgadas Amperaje
2.50 3/32 70-90
3.25 1/8 90-130
4.00 5/32 130-160
5.00 3/16 160-200
Electrodo básico de baja aleación B-10
Este electrodo es también conocido como E 7018. Se utilizo para aceros
más gruesos y que necesiten mayor rigidez como por ejemplo terminales de
dirección o bases de motor etc.
Su color de revestimiento es gris y su color de identificación es blanco en la
punta.
Sus características son las siguientes:
Electrodo con revestimiento de bajo hidrógeno con polvo de hierro. Indicado
para la soldadura de aceros de alta resistencia a la tracción (56 Kg. /mm2
Max). Así como para aceros de construcción. Su arco es sumamente estable
con muy poco chisporroteo, para mejores resultados debemos usar arco
corto.
67
De igual manera es un electrodo que se debe conectar al polo positivo y que
la configuración debe ser la siguiente:
TABLA 3 AMPERAJE PARA SOLDAR CON ELECTROCO 7018
Para corriente continua - polo positivo
mm Pulgadas Amperaje
3.25 1/8 110-140
4.00 5/32 140-190
5.00 3/16 190-230
3.4.6 CONSTRUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA
Una vez que ya se tiene todo planificado se debe empezar a buscar en el
mercado local repuestos de motos que se puede utilizar en el buggy. En este
proyecto se compró partes y piezas de cuadrones que se pueden adaptar al
diseño y más importante aún a las características deseadas del buggy
gracias a las recomendaciones de los libros utilizados.
FIGURA 20. PARTES Y PIEZAS DEL BUGGY
En nuestro mercado se puede encontrar un sin número de locales que
venden repuestos de motos, haciendo que la búsqueda de las partes
necesarias sea mucho más sencilla.
68
Para el sistema de frenos se utilizó un freno de disco en la parte posterior, es
decir al eje trasero y dos frenos de tambor en la parte delantera. El sistema
de frenos como Ron Champion recomienda, se puede utilizar de un cuadrón,
este tipo de frenos son de alta potencia, ya que son diseñados para altas
prestaciones. Y es recomendable utilizar frenos de un cuadrón que tenga
más potencia de la que el buggy posea. Si consideró un cuadrón de 30hp.
Es muy adecuado ya que el buggy tiene una potencia aproximada de 20hp.
FIGURA 21. FRENO DE DISCO POSTERIOR
De igual manera las catalinas son de moto, antes de comprar la catalina se
necesita determinar cuántos dientes en la catalina son necesarios según la
relación de transmisión que el motor necesite y que nos indique el fabricante
en el manual. Para el motor eléctrico según el manual y con la ayuda de
Electric Motor Depot determinaron que la mejor relación de transmisión para
mi proyecto es 4 a 1. Y para el motor de combustión interna según el manual
la relación es lo más próxima a 2 a 1. Como se afirma anteriormente estos
datos de relación de transmisión se obtiene del manual de cada uno de los
motores.
69
La relación de transmisión es la proporción entre el número de dientes de un
engrane en comparación con su pareja de trabajo.
Se le llama transmisión al conjunto de bandas cadenas o engranes que
sirven para comunicar fuerza y movimiento desde un motor hasta su punto
de aplicación.
Recibe el nombre de tren de engranes el conjunto de éstos que se
encuentran endentados entre sí, ya sea directamente o por medio de
cadenas.
La siguiente ilustración muestra un ejemplo y cómo se puede observar, el
engrane "M" (motor) hace girar a los engranes "m" (movidos) notándose que
en cada paso se invierte el sentido de giro. En el caso de la transmisión por
cadena, el movimiento y la fuerza se transmiten a cierta distancia de los
engranes y se conserva el sentido de giro.
Tren de Engranes
FIGURA 22 RELACION DE TRANSMISIÓN
Transmisión por cadena.
70
Una relación de transmisión adecuada para el trabajo que se debe realizar
es un factor determinante pues en función de ella se pueden modificar otros
factores. La siguiente ilustración donde se puede ver el manejo de las
revoluciones por minuto. El número de r.p.m establece la cantidad de vueltas
que un engrane da durante un minuto.
FIGURA 24. RELACION DE TRANSMISIÓN POR RPM
Según el ejemplo anterior, el engrane motor gira a 100 r.p.m y, debido a su
relación, el engrane movido gira a sólo 50 r.p.m o sea a la mitad de las r.p.m
del primero. Ha perdido velocidad
Sin embargo cuando se pierde uno de los factores sea torque o velocidad
se gana el otro y viceversa.
La siguiente figura es una relación de 2: 1 en donde el engrane motor dará
dos vueltas para que el engrane movido gire sólo una.
FIGURA 23. RELACION DE TRANSMISIÓN 2
71
La fórmula para calcular la relación de transmisión es la siguiente
Rt = Z2/Z1
Rt = n1/n2
Donde:
n1= RPM de entrada
n2 = RPM de salida
Z1 es el número de dientes del engranaje de entrada.
Z2 es el número de dientes del engranaje de salida.
Entonces con esto, ya se puede comprar la catalina que sea necesaria.
Como se menciona antes la relación del motor de combustión es 2 a 1 y la
del eléctrico es 4 a 1.
Sin embargo la relación de transmisión puede variar un poco sin ningún
problema incluso en este tipo de buggy se puede ir cambiando la relación
hasta obtener lo deseado velocidad o torque.
FIGURA 25. CATALINA DEL EJE MOTRIZ EN TORNO
En la figura 25 se aprecia la catalina del eje motriz de 48 dientes, montada
en el torno antes de ser maquinada para montarla al eje.
72
Una vez que ya se tiene las catalinas el freno de disco y la polea que
impulsa la banda de los generadores se empieza a construir cada una de las
piezas del eje
En las siguientes figuras 26 y 27 se observa el torneado de las piezas para
el eje posterior del buggy.
FIGURA 26. TORNEADO DE PIEZAS
FIGURA 27. TORNEADO DE PIEZAS II
73
Haciendo las modificaciones (diámetros interiores) necesarias ya se puede
montar el eje para armarlo como sea necesario.
En la figura 28 se puede observar el conjunto del eje pero solamente
montada las piezas, no armado, porque primero debemos instalar las demás
piezas en el buggy para saber la ubicación exacta de cada parte por ejemplo
primero se suelda las bases del motor y frenos de disco.
FIGURA 28. EJE TRASERO DEL BUGGY
FIGURA 29. CORTE DE TUBOS
La figura 29 son partes de la estructura tubular con la terminación en ángulo
y boca de pescado
En la figura 30. Se puede observar el cuadro del buggy antes de ser soldado
por completo. Cada uno de los tubos tiene un acabado de acuerdo a donde
74
vayan a ser soldados, por ejemplo cortes en ángulo, cortes con boca de
pescado y cortes en ángulo.
Los tubos de la estructura se soldaron con electrodo 6011 es decir con
suelda por arco eléctrico y electrodo.
Cuando ya se tiene la estructura soldada que es lo más importante se
procede a fabricar las demás piezas de acero que servirán para las bases
del motor o para bases de frenos, depósitos de combustibles columnas de
dirección etc.
FIGURA 30. ESTRUCTURA TUBULAR
En las fotos de figura 31. se observa dos piezas de acero que serán parte
del buggy. Estas aun no están torneadas.
FIGURA 31. PIEZAS TORNEADAS DEL EJE
En las siguientes fotos de la figura 32 se puede observar las piezas ya
correctamente torneadas y fabricadas
75
FIGURA 32. PIEZAS TERMINADAS DEL EJE
Las piezas de la figura anterior son parte del eje y son las manzanas de las
ruedas y de las catalinas.
Para la construcción de cada una de las mismas se siguieron las medidas
que tienen el aro y la catalina para fabricar en el torno de la universidad.
Luego de esto procedemos a fabricar las piezas que sirven de base para los
motores, para depósitos de combustible, para la dirección etc.
FIGURA 33 BASES DEL MOTOR
En la figura 33 La primera desde la izquierda son la base del motor de
combustión y las dos de la derecha son la base del motor eléctrico con 4
perforaciones en forma ovalada para permitir tensar la cadena.
76
FIGURA 34. BASE DEL MOTOR ELÉCTRICO
La figura 34 es de la base o bancada del motor eléctrico, también conocida
como la bancada se utilizo el torno y la fresa para realizar esta pieza. Tiene
4 agujeros pequeños y uno grande central aquí se ubica el motor eléctrico.
En la construcción del buggy también se utiliza técnicas como es la fibra de
carbono. La pieza del acelerador de mano del volante es fabricada en fibra
de carbono con un núcleo de madera de balsa, como se ve en la foto la
pieza está en proceso de fabricación.
FIGURA 35. PIEZA DE FIBRA DE CARBONO
Para esta técnica se utiliza la tela de fibra de carbono que venden por
metros o incluso por peso. Y lo más importante, se debe utilizar una resina
epóxica (GreatPlanes) con su respectivo catalizador. Para realizar las piezas
se debe cortar el núcleo de balsa a la forma deseada y luego se debe cortar
con ese mismo patrón varios pedazos de tela de carbono. Una vez cortado
77
esto se mezcla muy bien la resina epóxica con el catalizador, ambas partes
van en la misma cantidad (si se utiliza la resina especial de fibra de carbono)
y para esto se pueden pesar con una balanza digital.
Una vez que se tenga lista la mezcla se aplica sobre el núcleo y sobre cada
capa de tela de lado y lado.
Cuando ya se tenga la mezcla lista, la fibra de carbono con la resina
especial, tarda 20 minutos en secar completamente.
De este material se construyo el panel de instrumentos y el acelerador de
mano.
3.4.7 PARTE ELÉCTRICA
Para armar y construir la parte eléctrica del buggy se obtuvo la ayuda de las
empresas Electric Motor Depot, Electric Motorsport y Ev Drives, ambas
ubicadas en Estados Unidos. Gracias a la ayuda de las empresas se obtiene
toda la información necesaria para llevar a cabo el proyecto. En estas dos
empresas se puede adquirir todo el material necesario que en nuestro país
no existen, como por ejemplo el motor eléctrico, el controlador,
potenciómetro o acelerador, contactores etc.
Gracias a varios libros sobre este tipo de tecnología y sumando todos los
conocimientos adquiridos en la carrera de ingeniería automotriz se puede
construir este proyecto.
Una vez armada la parte estructural se empieza a montar los equipos
electrónicos tales como, motor eléctrico, controlador electrónico, contactores
como son el principal y el de reversa potbox o sensor de posición del
acelerador eléctrico etc.
Cuando ya se ha montado todos los equipos necesarios se procede con el
cableado eléctrico del buggy y para armar correctamente todo se puede
seguir el siguiente esquema eléctrico que diseñe previamente.
A continuación se encuentra la imagen del circuito eléctrico del buggy. Aquí
se puede apreciar cómo se encuentra conectado cada uno de los
componentes del buggy. Es decir el diagrama eléctrico general.
78
FIGURA 36. ESQUEMA ELÉCTRICO
79
Para hacer las conexiones eléctricas adecuadas se necesitan implementos
como:
Cable de corriente flexible numero 6 AWG, (American Wire Gauge).
Este cable se lo utiliza en las conexiones de las baterías y
principalmente en la conexión del motor con el controlador. AWG es
una medida de referencia para cables eléctricos y por sus siglas en
español quiere decir calibre de alambre estadounidense.
El cable numero 6 tiene un diámetro interno de 4 mm
Terminales de ojo, de acuerdo al calibre del cable que se utiliza, el
terminal de ojo varia la medida de su espesor. Se utilizo dos tipos de
cable, el 6 AWG y 18 AWG (1mm de espesor) para estos dos tipos de
cable existen los terminales de ojo adecuados y se los llama por el
mismo nombre del cable es decir por ejemplo terminal de ojo para
cable 6 AWG.
Tubo termo retráctil, también es conocido como espagueti térmico o
aislante termo-encogible. Utilizar este tipo de aislante nos brinda
varias ventajas, entre ellas, la principal aislar el cable para que no
existan corto circuitos o corrosión en los cables eléctricos y
terminales.
FIGURA 37. CABLE NUMERO 6 AWG
80
En la figura anterior se encuentra el cable numero 6, el terminal de ojo
respectivo y el tubo termo- encogible. En la foto de la derecha se puede
observar el conjunto armado y el aislante encogido listo para ser instalado.
Accesorios eléctricos, fusibles, porta fusibles de tipo ANL o cuchilla,
switch eléctricos que sirven para encender el vehículo y para
gobernar los motores, incluyendo la ignición del motor del
combustión, la reversa y freno eléctrico de emergencia del motor.
Apagado de generadores, etc.
3.5 PROCESO DE PINTURA
La pintura tiene un proceso a seguir y es el siguiente:
Preparación de la superficie: aquí corresponde el lijado superficial con
una lija 150 en seco y también si es el caso se agrega masilla
automotriz para cubrir ciertas fallas. Luego se limpia con
desengrasante y desoxidante.
Pintado: para pintar el buggy primero se agrego una capa de wash
primer que es una capa de protección contra la corrosión y que
además permite la adherencia de las demás capas.
Luego de que es aplicado el wash primer se debe colocar dos capas
de fonco automotriz que deben ser lijadas con una lija 400 en seco.
Por último viene la capa de pintura y clear estas son las capas más
importantes y que dan un terminación muy llamativa el color verde del
buggy es por la campaña mundial de vive verde en la que se
promueven este tipo de tecnologías que ayudan al planeta
81
FIGURA 38. BUGGY CONSTRUIDO
FIGURA 39. BUGGY EN PRUEBAS
82
CAPÍTULO IV
4. FUNCIONAMIENTO Y RESULTADOS
A continuación son presentados los resultados obtenidos de este proyecto y
además como se llegaron a los mismos. Previo a esto se debe revisar varios
conceptos y puntos importantes por analizar.
4.1 VEHÍCULO HIBRIDO FUNCIONAMIENTO
Un vehículo híbrido es un vehículo de propulsión alternativa que combina un
motor accionado por energía eléctrica proveniente de baterías y un motor de
combustión interna.
4.1.1 TIPOS DE TRENES DE PROPULSIÓN DEL VEHÍCULO HÍBRIDO
Existen numerosos sistemas híbridos, entre los que destacan tres: el sistema
paralelo, el sistema combinado y el sistema de secuencia o en serie.
4.1.1.1 Sistema paralelo
El motor térmico es la principal fuente de energía y el motor eléctrico actúa
aportando más potencia al sistema. El motor eléctrico ofrece su potencia en
la salida y en la aceleración, cuando el motor térmico consume más. Este
sistema destaca por su simplicidad, lo que abre la puerta a la posibilidad de
implementarlo en modelos de vehículos ya existentes, sin necesidad de
diseños específicos, y facilita la equiparación de su coste al de un vehículo
convencional.
83
4.1.1.2 Sistema combinado
Es más complejo, el motor eléctrico funciona en solitario a baja velocidad,
mientras que a alta velocidad, el motor térmico y el eléctrico trabajan a la
vez. El motor térmico combina las funciones de propulsión del vehículo y de
alimentación del generador, que provee de energía al motor eléctrico, lo que
resta eficiencia al sistema.
4.1.1.3 Sistema en Serie
El vehículo se impulsa sólo con el motor eléctrico, que obtiene la energía de
un generador alimentado por el motor térmico. El Opel Ampera que se
espera que llegue a su producción en serie en 2011, basado en el Chevrolet
Volt, es un híbrido en serie.
4.1.1.4 Vehículos Plug in Hybrid o Híbrido Enchufable
Existen también los llamados híbridos enchufables, también conocidos por
sus siglas en inglés PHEVs, que emplean principalmente el motor eléctrico y
que se pueden recargar enchufándolos a la red eléctrica.
Cada uno de estos sistemas tiene sus pros y sus contras, pero todos ellos
tienen un importante componente positivo, ya que indican un esfuerzo serio
en investigación y desarrollo de sistemas de propulsión más eficientes y
limpios por parte de algunas marcas del sector de la automoción.
Asimismo pueden clasificarse en :
Regulares, que utilizan el motor eléctrico como apoyo.
Enchufables, (también conocidos por sus siglas en inglés PHEVs), que
emplean principalmente el motor eléctrico y que se pueden recargar
enchufándolos a la red eléctrica.
84
4.2 FUNCIONAMIENTO DEL BUGGY
El buggy puede funcionar de tres maneras o ciclos,
Solo con el motor de combustión
Solo con el motor eléctrico
Con ambos motores encendidos
Para entender de mejor manera se pueden revisar los siguientes gráficos
FIGURA 40. SOLO CON EL MOTOR DE COMBUSTIÓN Y CICLO DE CARGA
En este gráfico se representa al motor de combustión trabajando solo. Este
ciclo permite brindar movimiento al buggy y también recargar las baterías
gracias al generador que puede ser activado por un switch master.
85
FIGURA 41. SOLO CON EL MOTOR ELÉCTRICO O CICLO DE DESCARGA
En el gráfico las baterías proveen la energía necesaria para mover al
vehículo. Mientras el motor de combustión permanece apagado, por lo tanto
tampoco no se genera energía eléctrica de parte de los generadores, en el
caso por ejemplo que el buggy este bajando una pendiente el generador
puede funcionar sin necesidad de que el motor de combustión este
encendido gracias al movimiento del eje.
86
FIGURA 42. AMBOS MOTORES FUNCIONANDO O CICLO MIXTO
Este ciclo del buggy se lo puede utilizar cuando se desee por parte del
conductor una mayor aceleración y velocidad final. Cuando el usuario desee
incrementar la potencia podría utilizar este ciclo. Cabe recalcar que cada
motor puede mover por si solo al buggy sin necesidad de que el otro también
lo haga. Es decir este ciclo solo permite tener un buggy más sport y con
mejor rendimiento.
87
4.2.1 TABLERO DE CONTROL Y SELECCIÓN
El tablero consta de 7 partes importantes, 4 de ellas son interruptores o
switch, 2 son llaves tubulares (permiten el encendido con las llaves del
buggy) y el ultimo es un porta fusibles tubular.
FIGURA 43. TABLERO DE CONTROL
4.2.1.1 Interruptores o switch
Desde izquierda a derecha tenemos primero el Switch de normal y reversa
(F, R), le sigue el de encendido y apagado del sistema eléctrico ( ME), luego
el interruptor del medidor de voltaje y por último a la derecha el interruptor de
ignición del motor de combustión (MCI ).
A continuación se detalla cual es la función de cada uno de los interruptores
y cómo actúan.
88
4.2.1.2 Interruptor de reversa F / R:
En el panel tenemos un indicador que dice F y R, por sus siglas en ingles
(Forward and Reverse), con este interruptor el buggy puede dar reversa en
la posición R, y que camine hacia adelante en la posición F.
En este mismo interruptor existe otra función mas que es la de freno de
emergencia eléctrico. Esta posición se encuentra en el centro del interruptor
(interruptor de tres posiciones) y solo debe ser utilizado en casos de
emergencia. Esta posición central permite que el Contactor de reversa una
ambos polos del motor eléctrico, generando un campo magnético
extremadamente fuerte frenando al buggy. Solo debe ser utilizado en caso
de una emergencia ya que este freno puede generar picos de corriente muy
altos que podrían afectar algún componente eléctrico.
El interruptor de reversa simplemente comanda al Contactor de reversa, su
función es la de invertir la polaridad de la corriente y haciendo así que el
motor gire en el sentido contrario. Cabe recalcar que el conjunto de reversa
solo tiene el sistema eléctrico y no el de combustión.
4.2.1.3 Interruptor ME o encendido del sistema eléctrico.
Este interruptor es el que comanda todo el sistema eléctrico y electrónico
del buggy. Es decir si se encuentra en la posición apagado ningún
componente eléctrico del buggy funciona. Cuando está en la posición
apagado se puede conducir el vehículo solo con el motor de combustible.
La función es interrumpir la línea principal de corriente que alimenta al
Contactor principal del controlador sin esto ningún componente más puede
ser activado.
4.2.1.4 Interruptor del medidor de voltaje
El buggy tiene 4 baterías conectadas en serie que en total brindan 48 voltios.
Con este interruptor se acciona el medidor que indica la tensión de cada una
89
de las baterías, además, tiene un indicador que nos dice hasta qué punto se
podría utilizar el buggy si solo estaría trabajando en modo eléctrico antes de
que la batería se agote.
4.2.1.5 Interruptor del motor de combustión interna MCI
De igual manera que el interruptor ME trabaja, el MCI cumpla la misma
función pero en este caso permite la ignición del motor de combustión.
Quiero decir que, el interruptor MCI permite el encendido o apagado del
motor de 2 tiempos del buggy.
Simplemente une el circuito eléctrico del la bobina.
El motor de combustión tiene dos formas de encenderse, una manual que se
la conoce comúnmente como “patada”, y la otra que es con la ayuda del
motor eléctrico.
4.2.1.6 Porta Fusibles y llaves tubulares
En el tablero del buggy se encuentra el porta fusible y el fusible que sirve
para la línea de corriente de baja intensidad, es decir este fusible sirve para
impedir descargas bruscas de corriente en los contactores tanto el principal
como de reversa.
El fusible es de 5 amperios.
En el tablero también podemos encontrar 2 llaves tubulares, se instalo dos
por mayor seguridad y además con esta configuración, permite que, por
cualquier circunstancia tanto el sistema eléctrico o el de combustible queden
deshabilitados.
4.3 RESULTADOS
Para analizar los resultados primero se debe observar ciertos factores
importantes como son los siguientes.
90
Primero se debe observar la tabla siguiente donde se indica los gases
expulsados por el motor de combustión interna, cabe recalcar que el motor
eléctrico no emite gases de ningún tipo.
TABLA 4. ANALISIS DE EMISIÓN DE GASES
Análisis Medida
estadística
HC
(ppm)
CO
(%)
CO2
(%)
O2
(%)
Resultados
expresados en el
manual de motor
Media 8.478.99 3.16 3.43 12,05
Mínirno rpm 425.00 0.25 1. 1 I 4.17
Máximo rpm 17.732.00 5.92 6.71 20.76
Resultados
obtenidos con un
analizador de gases
Media 8.6 3.23 3.34 12.06
Mínimo rpm 397.60 0.16 1.18 6.70
Máximo rpm 16.986.00 4.58 6.36 18.21
Hc - Hidrocarburos
CO - Monóxido de Carbono
CO2 - Dióxido de Carbono
O2 - Oxigeno diatómico
Analizando la Tabla 4 se aprecia que el motor de combustión interna varia
los factores de ppm y porcentaje de los diferentes gases, esto debido a que
las mediciones se realizaron en la sierra a 2800 metros y por lo tanto no es
la altura a la que se realizo las mediciones de fábrica (0 metros sobre nivel
del mar) y también debido a la calidad de combustibles que existen en el
país.
91
Una vez analizado los datos de la tabla anterior del motor de dos tiempos se
debe comparar con los otros factores como son ciclo de carga y descarga
del vehículo para así determinar una media de cuanto se disminuyo la
emisión de estos gases contaminantes.
4.3.1 FACTORES QUE DETERMINAN LOS RESULTADOS
Se debe considerar ciertos puntos importantes.
Cada uno de los dos generadores tiene la capacidad de entregar 24
voltios y 70 amperios hora
Las baterías en total pueden entregar hasta 36 amperios hora de
capacidad.
Es decir a cada una de las baterías se entregan 12 voltios y 35
amperios hora, gracias a su conexión en serie.
Si se considera que se han consumido la totalidad de los 9 amperios de
cada una de las baterías (que implican 20 minutos de descarga continua o
funcionamiento del buggy solo con el motor eléctrico) y el generador va a
entregar 35 amperios hora quiere decir que las baterías se cargan en su
totalidad en 0.25 horas que es lo mismo que 15 minutos teóricamente.
En otras palabras el buggy tarda 15 minutos en recargar nuevamente sus
baterías completamente. En la práctica por las rpm que varían en los
generadores el buggy se carga en 20 minutos como se probó en la
conducción del mismo.
Con estos datos anteriores se puede determinar cuáles son los resultados
obtenidos.
Un ciclo de carga tarda 20 minutos en carretera, a demás el buggy puede
funcionar otros 20 minutos solo con el motor eléctrico en carretera y 15
minutos en ciudad. Consideremos el dato más importante que es el de
92
ciudad. Si un ciclo de funcionamiento completo es de 35 min, ya que se
suman los ciclos tanto de carga como de descarga, quiere decir que 15 min
de solo motor eléctrico representa un 42.86% de reducción de
contaminación ambiental en este tipo de buggy.
Es decir la contaminación ambiental se redujo en un 42% con este ciclo
completo de carga y descarga. Ya que durante el funcionamiento del motor
eléctrico el buggy emite 0 emisiones contaminantes al medio ambiente tanto
de gases como de ruido.
A continuación se presenta una gráfica donde se puede apreciar la
comparación entre, el tiempo en el cual permanece encendido el motor de
combustión interna en un buggy normal y en el buggy híbrido del presente
proyecto en un lapso de 35 minutos.
Mientras el motor eléctrico funcione ningún contaminante es emitido al aire
por lo tanto la contaminación ambiental se ha reducido en un 42%.
Además de reducir la contaminación ambiental se obtiene como resultados:
93
Mejor confort de conducción por su modo eléctrico, ya que al manejar
un vehículo eléctrico no existe vibración ni tampoco existen ruidos.
Se reduce la contaminación del ruido, ya que el motor eléctrico no
genera altos niveles de ruido.
Se aumenta la potencia aproximadamente a 25 caballos de fuerza,
gracias a la potencia de ambos motores.
La configuración de los dos motores se podría comparar con un motor
de combustión de 250 cc cuatro tiempos o mas dependiendo del
modelo.
Se aumento la autonomía del buggy
Se puede programar para que se adapte a los requerimientos del
conductor
Si se desea el vehículo también puede ser cagado por fuentes externas y
funcionar solo eléctrico. El buggy puede ser cargado con un cargador
Thunder Power que trabaja a 24 voltios es decir con una fuente de poder de
alimentación, este cargador es una computadora también y entrega varios
datos precisos del procesos de carga de las baterías y además también
permite seleccionar en que tiempo se pueden cargar las baterías.
4.3.2 PROGRAMA DEL SISTEMA ELÉCTRICO
En el buggy se pueden programar ciertos factores. Para esto se necesita un
cable de serial a USB db9, que se encuentra en cualquier almacén de
computación.
Luego de esto se debe instalar el programa respectivo del controlador
utilizado en este caso es un controlador marca AXE. Aquí se determina si se
quiere aceleraciones rápidas o velocidad final o más bien un ahorro de
energía eléctrica etc.
94
4.3.3 VENTAJAS DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
Es necesario conocer las ventajas que ofrecen este tipo de vehículos tanto
híbridos como eléctricos.
4.3.3.1 Ventajas de vehículos híbridos
Mayor eficiencia en el consumo de combustible
Reducción de las emisiones contaminantes
Menos ruido que un motor térmico.
Más par y más elasticidad que un motor convencional.
Respuesta más inmediata.
Recuperación de energía en desaceleraciones (en caso de utilizar
frenos regenerativos).
Mayor autonomía que un eléctrico simple.
Mayor suavidad y facilidad de uso.
Recarga más rápida que un eléctrico (lo que se tarde en llenar el
depósito).
Mejor funcionamiento en recorridos cortos y urbanos.
En recorridos cortos, puede funcionar sin usar el motor térmico,
evitando que trabaje en frío y disminuyendo el desgaste.
El motor térmico tiene una potencia más ajustada al uso habitual. No
se necesita un motor más potente del necesario por si hace falta esa
potencia en algunos momentos, porque el motor eléctrico suple la
potencia extra requerida.
4.3.3.2 Ventajas de un vehículo eléctrico
Una de las ventajas más notables es que un motor eléctrico no necesita
mantenimiento . Sus partes son muy pocas, no existen bujías, aceite, ni
reparaciones regulares.
Otra ventaja que llama mucho la atención es que se puede hacer un
vehículo con las características que se desea, y el motor junto con el
95
controlador son programables, así los podemos ajustar como deseemos que
sea su conducción, respuesta de aceleración, autonomía, etc.
A diferencia de los motores de combustión, los motores eléctricos no
contaminan, ni siquiera con el pasar de los años. Mientras un motor de
combustión envejece mas contamina.
El motor eléctrico puede tener una curva de torque y potencia muy estable,
sin importar a las revoluciones que se encuentre trabajando.
La autonomía puede variar de acuerdo a lo que uno desee.
Hay como convertir casi cualquier vehículo para que sea eléctrico.
La tecnología de nuevas baterías está desarrollando muy rápido y haciendo
un medio de transporte muy práctico.
Muy pocas partes del motor están en movimiento a diferencia de un motor
de combustión.
Cero ruidos, el motor eléctrico ayuda a disminuir el ruido, imaginemos un día
de tráfico solo con motores eléctricos.
Una ventaja es que cuando un vehículo eléctrico está detenido no utiliza
energía de ningún tipo.
4.3.4 MITOS DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS
Mito 1: Los autos eléctricos no son rápidos
El motor eléctrico se puede programar para diferentes conducciones, para
una máxima eficiencia o para aceleraciones bruscas y mayores velocidades,
además se puede instalar un motor eléctrico de acuerdo a la necesidad que
se tenga, si esa necesidad es la velocidad se puede instalar un motor de
mayores rpm y que trabaje a una tensión más alta a la normal, incluso existe
la posibilidad de construir un motor baja las características que se necesiten.
Dentro de la investigación se encontró varios lugares que construyen
motores bajo pedido uno de ellos se encuentra en Estados Unidos y se llama
D&D motor system.
96
Mito 2: Tienen una autonomía muy limitada
Es un mito que se aceptaba en el pasado, hoy en día los vehículos eléctricos
depende el uso que se les vaya a dar pueden utilizar baterías muy livianas
como las A123 o Life y las de Lipo, que permiten autonomías mucho más
largas que una batería normal de Nickel.
Antes de hablar de la autonomía debemos aclarar ciertos puntos
La mayoría de personas no realizan viajes muy largos
Mas del 40 % de las personas realizan recorridos menores a
15 kilómetros diario
Es decir en total más del 85 % de personas recorren menos de
70 km al día.
Para tener una idea un auto con un peso de 3 toneladas puede recorrer más
de los 70 km al día. Con esto podemos decir que el 85% de las personas
cumplirían sus necesidades en cuanto a la autonomía con un vehículo
eléctrico.
Además de esto se pueden diseñar autos para las personas que realicen
viajes largos.
Mito 3: No son convenientes y son costosos
Este es otro mito que preocupa a las personas. Los vehículos eléctricos son
mucho más convenientes.
Como dice el libro de Leitman Brant
“Supongamos que estamos manejando por la carretera y no estás cerca de
casa y de ninguna estación de carga, ¿Qué haces si las baterías están
próximas a descargarse? Mi respuesta favorita es: bueno haría lo mismo que
haría si me quedaría sin combustible, lo empujo o llamaría para ser
remolcado.”
Es muy cierto así como las baterías se descargan también la gasolina se
acaba.
97
Un auto eléctrico puede incluir dentro de él un cargador que puede ser
enchufado a cualquier tomacorriente de 110 0 220 voltios y ser cargado.
No se necesita una estación de gasolina para recargar.
Se encuentra electricidad en cualquier lugar.
En unos años más la tecnología eléctrica podrá reducir mucho sus costos y
serán mucho más económicos.
98
CAPITULO V.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Luego de analizar los resultados se puede entonces obtener las siguientes
conclusiones y recomendaciones mencionadas en el presente capítulo.
5.1. CONCLUSIONES
Se redujo la contaminación ambiental tanto de gases, como de ruido. Este
proyecto puede servir de base para utilizar nuevas tecnologías en el sector
automotriz y contribuir a cuidar al planeta.
Se utlizó tecnología que aun no se encuentra vigente en el Ecuador, y que
podría ser implementada en varios modelos del parque automotor del
Ecuador, para reducir significativamente la emisión de gases contaminantes.
El mantenimiento preventivo se realiza en intervalos mucho más
prolongados en el caso del motor de combustión y no se realiza en el motor
eléctrico por lo tanto el índice de desechos de residuos como aceites se
reduce en gran cantidad.
El motor eléctrico tiene una eficiencia del 95% de utilización de energía en
un ciclo de descarga. Es decir solo un 5 % existen de pérdidas de energía.
A diferencia de un motor de combustión, que solo aprovecha el 30% de la
energía.
Una de las mejores características de este tipo de vehículos es que nosotros
podemos elegir que motor, que potencia, velocidad o autonomía que
deseamos a comparación de los motores de combustión. Incluso se puede
fabricar un motor eléctrico con las características deseadas.
99
En un buggy normal cuando este se encuentra detenido el motor sigue
contaminado a diferencia de este tipo de vehículos híbridos ya que puede
estar incluso apagados ambos motores y luego arrancar con el eléctrico
inmediatamente.
Este tipo de vehículos con motor eléctrico se puede realizar en buggys o en
vehículos comunes que vemos a diario en nuestra ciudad.
No se ha desarrollado esta tecnología ya que existían impedimentos por
parte de las petroleras principalmente de la conocida Texaco-Chevron, ya
que a esta empresa le pertenecía las patentes de las baterías níquel – metal
conocidas en ese tiempo. En la actualidad contamos con baterías litio, es
por eso que hoy en día las marcas de automóviles ya cuentan por lo menos
con un modelo híbrido.
5.2 RECOMENDACIONES
Concienciar sobre las ventajas ecológicas que ofrece el uso de tecnología
hibrida o simplemente eléctrica. Se debe generar un aporte al medio
ambiente tratando de reducir los contaminantes que día a día utilizamos.
Reemplazar los motores de combustión interna en vehículos tipo deportivos
como son motocicletas, buggys, cuadrones, etc. Adaptando este tipo de
tecnología que son motores eléctricos, controladores e incluso baterías de
alto rendimiento como son las baterías de litio.
Realizar proyectos para aplicar este tipo de tecnología a cualquier tipo de
automóvil. Hoy en día se venden kits completos de acuerdo al modelo y
marca de vehículo. Es decir se podría convertir un vehículo de combustión
normal en uno eléctrico simplemente adquiriendo uno de estos kit eléctricos
completos.
100
BIBLIOGRAFÍA
LIBROS
Adams, Herb. (2009). Chassis Engineering. Estados Unidos: Nueva York:
Hpbooks
Champion, Ron. (2009). Build your own off road buggy. Reino Unido:
Somerset: J.H. Haynes & Co.
Finch, Richard. (2007) Welder´s Handbook. Estados Unidos: Nueva York:
Hpbooks
Gottlieb, Irving M. (2007). Electric Motors and control Techniques: Mc Graw
Hill
Leitman, Seth y Brant, Bob. (2009). Build your own electric vehicle. Estados
Unidos: Mc Graw Hill
Vogel, Carl. (2009). Build your own electric motorcycle. Estados unidos: Mc
Graw Hill
101
ANEXOS
A continuación se puede encontrar varios anexos del proceso de
construcción del buggy.
ANEXO # 1
MODELO A ESCALA 1/10 DEL BUGGY
En la siguiente figura se puede apreciar el modelo escala del buggy. Este
modelo a escala es realizado en balsa y con una escala 1 /10 y el mismo a
pruebas de análisis estructural.
FOTOGRAFÍA DEL MODELO ECALA
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ANEXO # 2
ANALISIS ESTRUCTURAL DEL BUGGY
Para el análisis estructural del buggy se ubican objetos pesados en el
modelo escala, y se lo hace en distintas partes de la estructura para así ver
cómo se comporta la sinergia de los tubos en la estructura. Se utiliza un
peso de 12 onzas. O un peso de 6 onzas a 2 pulgadas del punto de
medición. En un modelo real se aplicaría 200 lbs. según la recomendación
del libro Ingeniería de chasises.
FOTOGRAFÍA DEL MODELO ESCALA EN PRUEBAS ESTRUCTURALES
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ANEXO # 3
PROCESO DE PINTURA DEL BUGGY
En las siguientes fotografías se encuentra el proceso de pintura del buggy.
Se utilizo pintura de poliuretano automotriz. El proceso de pintura tiene
fases muy importantes como son: preparación, aplicación de wash primer,
fondo automotriz, pintura y clear.
PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE A PINTAR
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En la siguiente figura se encuentra la estructura siendo aplicada el fondo
automotriz, antes de ser pintada.
CAPA DE PRIMER Y FONDO
Por último las capas de pintura y clear o brillo automotriz las cuales podemos
ver en la siguiente fotografía.
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ANEXO # 4
ARMADO DEL BUGGY EN EL TALLER AUTOMOTRIZ U.T.E.
A continuación la fotografía del buggy siendo armado en el taller de la
Universidad. Posterior al ensamble completo se procede a realizar las
pruebas del buggy para determinar los resultados.
ENSAMBLE DE ACCESORIOS Y PARTES DEL BUGGY
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ANEXO # 5
BUGGY FINALIZADO
La imagen es del buggy ya ensamblado completamente
BUGGY HÍBRIDO FINALIZADO