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Secretos del Traje Aeroespacial

Por: Jose Daniel Carrillo Patiño

Al pensar en un astronauta, en una nave o en el espacio, una de las primeras cosas que nos vienen a la mente es el traje espacial que lleva el primero, icónico y muy vistoso. Sin embargo, seguramente nos habremos preguntado: ¿Qué tendrá este traje?, ¿Cómo se usará? ¿Por qué lo usan?, y varias otras preguntas. Por eso, hoy vamos a desentrañar los misterios detrás de este atuendo para un mejor entendimiento del espacio que nos rodea.

Como podremos imaginarnos, el espacio exterior es algo muy distinto a nuestro ambiente normal. En él no hay gravedad, no hay aire, no se propaga el sonido; pero en cambio, abundan residuos estelares, desde motas de polvo hasta rocas de inmensos tamaños, y partículas radiactivas como el viento solar o los rayos cósmicos, que pueden generar daños en nuestro cuerpo. Por eso, al tener la idea de enviar a un hombre al espacio, nos empezamos a preguntar cómo explorar el espacio sin sucumbir ante estos peligros.

Historia

Como es usual, las primeras ideas de la ciencia y la ingeniería vienen de una imaginación poderosa: la ciencia ficción. Así, mientras los científicos como Tsiolkovski o Goddard se aventuraban a diseñar las naves, personajes ficticios como Buck Rogers tenían ya trajes espaciales. Aunque toscos y muy simples ante la complejidad del espacio, eran bocetos iniciales que daban ideas muy buenas.

El primer prototipo de traje para un hombre en el espacio fue concebido por el científico y aviador español Emilio Herrera Linares, en 1935. Diseñado para proteger a un hombre en un globo aerostático a gran altitud, contaba con etapas de trajes de lana, caucho y alambres de acero para protección; un casco de aluminio con cristales para filtrar los rayos ultravioletas; respiradores y filtradores de dióxido de carbono, entre otras cosas. Aunque muy prometedor e innovador, el estallido de la Guerra Civil Española puso un alto definitivo al proyecto. Sin embargo, no sería su último acto, pues su trabajo fue usado posteriormente por la NASA, como veremos más adelante.

Años después, una vez que los cohetes espaciales habían ya sido probados y ya ponían objetos artificiales en el espacio, el siguiente paso era poner al hombre en el espacio y que pudiera regresar a tierra a salvo. Esto llegó durante época de competencia, la Carrera Espacial entre Estados Unidos y la Unión Soviética, siendo Yuri Gagarin, el primer cosmonauta (astronautas rusos), quienes usaran la primera versión del traje, diseñada por el programa espacial ruso, en cabeza del visionario ingeniero Serguéi Koroliov.

Sintiendo estos avances poderosos de la URSS, Estados Unidos siguió su paso y decidió superarlo, y en cabeza de la NASA, creó 3 programas espaciales (Mercury, Gemini y Apolo) para mejorar los viajes espaciales, con distintos tipos de traje, como ya se dijo, basándose en el modelo de Herrera Linares.

Dichos diseños fueron así:

  • El traje Mercury era basado en el traje a presión de la Marina estadounidense, muy sencillo ya que los astronautas aquí no salían del cohete, pero seguían necesitando el aire y condiciones como la temperatura corporal;

  • El traje Gemini estaba mejorado para las caminatas espaciales, paseos sin gravedad que realizaban los astronautas fuera de la nave, por lo que incluían soportes de vida acoplados al traje mediante un cable, conocido como “cordón umbilical”;

  • El traje Apolo trajo consigo mejoras para permitir la exploración lunar, como botas para caminar por superficies rocosas y un soporte de vida portátil, permitiendo explorar con más libertad fuera del módulo lunar.

Al regresar de La Luna, Neil Armstrong “premió” al ya difunto Emilio Herrera, a través de uno de sus estudiantes, regalándole una roca lunar y proclamando que había llegado a La Luna gracias al trabajo de su maestro.

Composición

El modelo actual de traje, llamado Unidad de Movilidad Extravehicular (EMU, por sus siglas en inglés) tiene un peso aproximado de 113 kilogramos. se constituye de 14 capas de traje hechas de Nylon, Dacron, Mylar, Kevlar, Gortex, Spandex, entre otros, que protegen el cuerpo del impacto de residuos estelares como los micrometeoritos, además de conducir líquido refrigerante y ventilarlo para mantener la temperatura corporal del astronauta.

Partes:

  • Torso superior: Rígido, que cubre el pecho del astronauta.
  • Torso inferior: Protege las piernas y pies.
  • Montaje para los brazos: Protege los brazos y manos, conectado a los guantes.
  • Subsistema Primario de Soporte de Vida: Mochila situada en su espalda que contiene el oxígeno que respiran los astronautas, así como un filtro de CO2, sistemas de alerta, fuente de electricidad, equipo de refrigeración, maquinaria y radio.
  • Casco y visor extravehicular: De plástico y cubierta de oro, respectivamente, protegen su cabeza y le brindan la máxima visibilidad, cuentan con linternas para trabajo y una cámara de TV.
  • Módulo de Control y Monitoreo: Localizado en el pecho, regula sus niveles de oxígeno, líquido refrigerante y cuenta con interfaces eléctricas.
  • Operador de Comunicaciones: Conectado al torso superior y al casco, cuenta con micrófonos para comunicación por radio.
  • Prenda de Absorción Máxima: El “pañal” del astronauta, situado en el torso inferior, que absorbe y retiene los desechos corporales (orina, materia fecal).
  • Auxilio Simplificado para Rescate en Actividades Extravehiculares (SAFER): Cuenta con varios inyectores de propulsión que pueden ayudar al astronauta en caso de un accidente u otra eventualidad a regresar a la nave.

El traje también cuenta con tanques de reserva de oxígeno y líquido refrigerante, baterías de repuesto para la electricidad, control para contaminantes, entre otros artilugios. Y aunque parecería una tarea bastante pesada  el ensamble del traje, lo cierto y asombroso es que este se puede ensamblar en unos 15 minutos. Sin embargo, toma más tiempo al prepararse para una actividad extravehicular, pues se necesita despresurizar el ambiente.

Futuro

Aunque el traje espacial actual es eficiente, se va quedando obsoleto frente a las nuevas tecnologías, por lo que la NASA ya contempla múltiples opciones de cambio para el traje espacial, entre las cuales están trajes mucho más flexibles, que pueden mejorar el trabajo espacial y seguir protegiendo el cuerpo. Además, se busca hacer el traje más ligero para viajes en otros planetas como Marte, que tienen una atmósfera y gravedad mayores a las de la Luna.

Bibliografía

https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/evolucion-trajes-espaciales-nasa_14509

https://www.bbvaopenmind.com/ciencia/grandes-personajes/yuri-gagarin-y-el-dia-que-salimos-al-espacio/

https://www.lavanguardia.com/historiayvida/historia-contemporanea/20190301/47311869198/yuri-gagarin-el-primer-cosmonauta.html

https://elpais.com/diario/2009/07/19/madrid/1248002667_850215.html

https://elpais.com/elpais/2015/07/09/viajero_astuto/1436474100_143647.html

https://www.nasa.gov/pdf/188963main_Extravehicular_Mobility_Unit.pdf

https://www.nasa.gov/audience/forstudents/nasaandyou/home/spacesuits_bkgd_sp.html

https://www.noticiasdelcosmos.com/2009/03/la-evolucion-del-traje-espacial.html

 

Referencias de imágenes

https://e00-elmundo.uecdn.es/elmundo/imagenes/2013/05/24/ciencia/1369396741_extras_ladillos_1_0.jpg

https://www.quo.es/wp-content/uploads/2019/10/si-mi-traje-espacial-se-rompiera.jpg

https://elsecretodelospajaros.files.wordpress.com/2018/04/tsiolkovski.jpg?w=593

https://3.bp.blogspot.com/_bSwuUSF_Rqs/SI-fF90C_3I/AAAAAAAAD1A/qW9RbO7onFE/s400/1959+gordon+cooper+mision+mercury.jpg

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Por qué el tesla ‘Cybertruck’ es una obra maestra de ingeniería

Por: Elias Akle

En algún momento todos hemos pensado: “¿valdrá realmente la pena un automóvil eléctrico?” y al parecer la empresa estadounidense tesla ha entregado una respuesta extremadamente positiva a dicha pregunta. Hace casi diecisiete años fue fundada la empresa Tesla Inc. la cual hoy en día fabrica automóviles eléctricos los cuales poseen piloto automático y además tres de sus automóviles están entre los más seguros del mercado siendo el model 3 el más seguro según Euro NCAP (El sitio oficial del Programa Europeo de Evaluación de Automóviles Nuevos), es decir en muy poco tiempo una empresa jóven está dejando su nombre en alto, debido al gran desempeño y el concepto de sus automóviles. Aunque la carrocería (externamente) de sus modelos anteriores conservan muchas similitudes entre sí, el ‘cybertruck’ es completamente distinto a sus modelos anteriores y a cualquier auto o pickup en el mercado automovilístico actual, la cual se puede decir fue pensada en los siguientes factores que serán explicados a continuación: Bajo costo, eficiencia, Seguridad, Alta utilidad y desempeño.

Fig 1. - Fotografía del ‘Cybertruck’

Inicialmente podemos observar que su carrocería no presenta ninguna curvatura, inclusive su parabrisas -lo cual es no es para nada convencional- y esto supone una pregunta principal, ¿qué tan bien soporta la resistencia del viento?, pero antes de poder responder definamos un concepto, el coeficiente de arrastre, esta es una cantidad adimensional que se usa para cuantificar la resistencia de un objeto en un medio fluido como puede ser el aire y además en términos familiares a cuanta mayor velocidad se desplace un automóvil debe ‘soportar’ una mayor fuerza de oposición generada por la resistencia del aire; si dicho objeto tiene un coeficiente de arrastre alto significa que debe ‘soportar’ una fuerza de oposición mayor por parte del aire y si dicho coeficiente es bajo debe soportar una fuerza menor, aterrizando el concepto para el ejemplo de un automóvil si se le presenta una fuerza de resistencia muy grande el auto puede necesitar mayor esfuerzo ejercido por el mismo,lo cual se traduce en mayor gasto de energía el cual puede ser entregado como mayor consumo eléctrico o de combustible. 

Pero en el caso del ‘Cybertruck’; qué tal es su coeficiente de arrastre; a través de estimaciones empleando programas de simulación aerodinámica sugieren una estimación entre 0.3 y 0.4 para dicho Cd; esto nos quiere decir que si bien no es un resultado impresionante en el marco de los otros automóviles disponibles en el mercado sí lo es para las demás camionetas ‘pickup’ y además la a continuación se mostrará una tabla de objetos y automóviles y su respectivo Cd:

Fig 2. - Cd de distintos objetos

Fig. 3 - Simulación aerodinámica del ‘Cybertruck’ 

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Bajo costo: El proceso de Fabricación de un automóvil es extremadamente complejo y requiere del uso de distintos procesos automatizados los cuales a su vez emplean miles de partes y máquinas en movimiento; para la fabricación de la carrocería una de dichas máquinas se emplea una prensadora, la cual recibe una lámina de metal y dicha prensadora le da la forma deseada a la sección que se genera, para esto la prensadora ya debe tener dicha forma la cual para los automóviles actuales posee muchas curvaturas, por lo tanto el costo de la máquina prensadora para cada parte en la carrocería del automóvil genera un costo de producción considerable, en el caso del ‘Cybertruck’ sólo se requiere el uso de una prensadora para toda la carrocería y además por lo mismo no requiere de un chasis muy elaborado como cada vez se hace más en la industria automotriz; esto es debido al concepto de ‘exoesqueleto’ sin curvas presente en dicho vehículo. Dicho exoesqueleto posee un grosor de 3mm de acero inoxidable y aunque es un material de alta densidad, cual se traduce en un peso mayor, pero debido a su alta resistencia no requiere de un chasis que estructuralmente soporte las cargas usuales de un vehículo.

Eficiencia: según un estudio de la AAA Foundation for Traffic Safety en el 2015 los estadounidenses que poseen un carro en promedio manejan 47km por día, de estos 47 km, 24.1 prometen ser añadidos en forma de energía solar a través del panel presente en el vehículo, es decir casi la mitad del trayecto promedio será generado a través de energía solar lo cual es increíblemente eficiente en términos de sostenibilidad y ahorro de energía del ‘Cybertruck’; dicho panel es retráctil por lo cual puede asegurarse cualquier carga en el compartimento trasero del vehículo.

En conclusión, podemos ver cómo la empresa estadounidense ‘Tesla’ está cambiando el mercado y este es su vehículo más ambicioso y diferente, aunque hasta el momento no se encuentra disponible para su compra y análisis por parte de las agencias de seguridad, rendimiento e investigación general de los vehículos se puede ser muy optimista por el desempeño de éste vehículo, debido a todo lo anteriormente expuesto. Aunque su atractivo físico para el consumidor final es es subjetivo y genera debate sin embargo su rendimiento y funcionalidades son fuente de optimismo.

 

Fig. 4- panel solar automatizado. 

 

Fig. 5- panel solar automatizado.

Fig 6.-interior del pickup
 

Referencias:

 
Lambert F. (2020). Tesla Cybertruck is ‘incredibly cheap’ to bring to production, says manufacturing expert. electrek. Recuperado de: https://ww.electrek.co/2020/01/20/tesla-cybertruck-cheap-production-manufacturing-expert/#aprd
RT (2020). El nuevo Cybertruck de Tesla podría ser "increíblemente barato" de producir, afirma un experto. Recuperado de: https://actualidad.rt.com/actualidad/340768-fabricacion-cybertruck-tesla-increiblemente-barato
Loveday S.(2020) Factory Checks, Analysis, Test Drives Prove Tesla Cybertruck Potential Recuperado de: https://insideevs.com/news/392791/analyst-tesla-cybertruck-model-3-y-future/
NASA. Glenn Research Center. The Drag Coefficient. Recuperado de: https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/dragco.html
Johnson T. (2015) New Study Reveals When, Where and How Much Motorists Drive. Recuperado de: https://newsroom.aaa.com/2015/04/new-study-reveals-much-motorists-drive/
Oliva J. (2019) Musk: Solar-Charging Cybertruck To Add 15 Miles Of Range Per Day. Recuperado de: https://www.motor1.com/news/384123/solar-powered-cybertruck-added-range/ 
Shahan Z. (2019) Tesla Model 3 vs. 21 Competitors (Specs & Prices) — Which Car Is The Best Value For The Money?. Recuperado de: https://cleantechnica.com/2019/03/03/car-best-value-for-the-money-tesla-model-3-sp ecs-vs-30-competitors/ 
 

 

¿Por qué un auto de Fórmula 1 es el vehículo terrestre más rápido del mundo? Respuesta, por la aerodinámica.

Fuente: (Plaza, 2019)

En el mundo de las carreras de automóviles sea cual sea su categoría (stock, resistencia, arrancones, etc.) se tiende a pensar que lo más importante para ser el más rápido es la potencia del motor así como la velocidad punta del carro, pero la verdad es que independientemente de donde se corra, esto no es lo único importante, tanto así que con una buena configuración aerodinámica un auto con menos potencia y velocidad punta le puede ganar a uno con más caballos. Esto es gracias a la aerodinámica (específicamente la carga aerodinámica y la fuerza de arrastre) debido a que hay que transmitir dicha potencia al suelo de la forma más eficiente posible, recordando de que se corre a través del aire, el cual, es un fluido; y si es bien aprovechado, se pueden obtener mejores resultados con gastos menores en el ámbito general.

 

Fuente: (Álvarez, 2017)

"La aerodinámica es para los que no saben fabricar motores"-Enzo Ferrari 1960. Error de pensamiento de Enzo Ferrari ante la falta de relevancia sobre el estudio y aplicación de la aerodinámica en los autos a mediados del siglo XX en comparación con las pruebas aerodinámicas de un Ferrari F1 moderno.

Fuente: (Utrilla, 2018) 

Ej.: Un auto con una forma que genere menos resistencia al aire necesita menos potencia para lograr una velocidad dada.

Ahora, en lo deportivo, es importante que el auto sea rápido en las rectas, pero siempre va a llegar un punto donde estas se acaben y empiecen las curvas, es aquí donde los autos de fórmula 1 son los reyes indiscutidos debido a que son capaces de frenar después de todos, acelerar más rápido y de tomar dichas curvas a velocidades muchísimo más altas que un auto diferente, mejorando así los tiempos de vuelta de manera significativa.

Fuente: (Oriol, El EFECTO SUELO y el Fondo Plano en la FORMULA 1, 2018) 

No obstante, toda la aerodinámica se entiende gracias a la mecánica de fluidos, ya que el aire es uno, y para ser más específicos, en la ecuación de continuidad de Bernoulli en conjunto con el tubo de Venturi.

Bernoulli demostró que la energía de un líquido ideal que circula por un conducto cerrado es igual a una constante, la energía del fluido permanece constante sin importar su presión o su velocidad. En conjunto con la primera ley de la termodinámica que dice que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Pase lo que pase, si la presión del fluido aumenta, su velocidad de este disminuye. Lo que aplicándolo al aire queda tal como “el aire rápido tiene mayor presión y el aire lento tiene menor presión.”

La forma más clara de visualizar este fenómeno es mediante el tubo de Venturi.

“La presión es baja en las posiciones donde la velocidad del flujo es alta, y la presión es alta en las posiciones donde la velocidad del flujo es baja.”

Lo cual da como conclusión de que modificando el área por donde pasa el aire a través del auto, se modifica su velocidad, y por ende su presión con respecto al aire de los alrededores o encima del auto, el cual, al tener más presión, empuja el auto hacia abajo; haciendo que este funcione como un ala de avión invertida por medio de sus alerones.

Experimento curioso de comprobación: si se quiere demostrar de forma visible, práctica y económica el principiode Bernoulli se puede simplemente usar una hoja de papel, pegarla a algo que arroje aire (sea un secador o la misma boca) y soplar la parte superior de la hoja y ver que esta tiende a levantarse o curvarse hacia arriba (al contrario del pensamiento común que es de curvarse hacia abajo); otro experimento es juntar dos tiras de papel de tal forma de que quede muy poco espacio entre ellas, e igual soplar por dentro de estas, se podrá apreciar que tienden a pegarse al contrario de separarse porque el aire en el exterior va más lento y por ende con mayor presión que el que pase por dentro de las hojas.Fuente: (AUTOTECNICATV, 2019)

Pero ¿qué elementos esenciales mantienen a un auto de fórmula 1 pegado al suelo aplicando toda esta teoría?, simple, en el auto hay muchas estructuras que funcionan por medio de la aerodinámica, sin embargo, las principales partes son: el alerón delantero, el alerón trasero y el fondo del auto en conjunto con el resto de la carrocería, cumpliendo cada uno una función importante en la estabilidad del auto, sin embargo, los niveles de carga aerodinámica se dividen de forma diferente.

Pero primero, hay que tener en cuenta a la pieza clave que conecta al auto con el suelo, los neumáticos. Los cuales dependiendo de la temporada tienen unas medidas (alto, ancho, composición, etc.) dadas que pueden afectar en mayor o menor manera al flujo de aire alrededor del auto debido a su gran resistencia al aire siendo lo ideal cubrirlos por completo, pero se perdería la esencia y apariencia del deporte, debido a esto, los ingenieros hacen uso tanto de los “end-plates” que son mini alerones colocados en el borde del alerón delantero, como del mismo alerón delantero dependiendo del circuito, esto para generar efectos conocidos como el “outwash” e “inwash” los cuales se basan en redireccionar el flujo del aire por la parte externa de los neumáticos (outwash) hacia los bordes de la carrocería y entradas de aire principales del motor, y hacia la parte interna de los neumáticos (inwash) y el fondo plano del auto haciendo que este no choque directamente con los neumáticos y se logren evitar turbulencias excesivas, no obstante, el outwash genera zonas de baja presión alrededor del auto que pueden afectar al auto que lo persiga se encuentre con aire “sucio” perdiendo carga aerodinámica y por lo tanto haciendo más difícil el adelantamiento, lo cual beneficia al piloto perseguido pero no es muy bueno para el espectáculo ya que los fans quieren ver son adelantamientos y no simplemente autos dando vueltas dando como resultado que los directivos de la fórmula 1 traten de minimizar dicho efecto por el bien del espectáculo. Gracias a esto, es por lo que controlar ambos efectos es de vital importancia si se desean controlar las turbulencias alrededor de los autos.

Fuente: (Navarro, 2018)

Fuente: (Oriol, CFD (Computational Fluid Dynamics), 2018)

End-Plate señalado con circulo rojo en el McLaren MCL33 de 2018 y simulación de ANSYS del comportamiento del flujo de aire alrededor del auto afectado por alerones y neumáticos.

Función y distribución de la carga aerodinámica sobre las partes de un fórmula 1. 

El suelo del auto lo que más oculto está a plena vista, pero lo que mayor efecto tiene sobre el downforce que se recibe. 

Fuente: (Motorsport.tv, 2017) 

Gracias a todo esto, se obtiene un agarre mayor por parte de los neumáticos, los cuales tienen que ser capaces de soportar las inmensas cargas tales como 6.25G de fuerza hacia abajo que sumando que el peso de un formula 1 es de aproximadamente 728kg (según el reglamento de 2017), da un total de 4512.5kg de fuerza apoyando el auto al suelo, permitiéndole así tomar las curvas increíblemente rápido a pesar de recibir también fuerzas G supremamente altas al momento de tomarlas o de frenar, las cuales dependiendo del circuito pueden ir entre 2G-6G en un paso por curva o frenada, lo cual genera un desgaste notable en los neumáticos, así como también que los pilotos tengan que entrenar bastante, sobre todo la zona del cuello, para poder resistir vuelta tras vuelta sin perder el control y la visión. 

No obstante, toda esta carga aerodinámica (downforce) va ligada con una fuerza de arrastre (drag), las cuales están relacionadas, ante mayor downforce, mayor drag y ante menor drag, menor downforce, lo cual requiere que los ingenieros y los pilotos lleguen a la relación correcta para así obtener una carrera óptima y ser competitivos. Esto depende del circuito, si se trata de circuitos de alta velocidad y poca carga aerodinámica como el Circuito Nazionale di Monza en Italia en donde aproximadamente el 70% de la vuelta se hace con acelerador a fondo, no es necesaria tanta carga aerodinámica ya que el fin es obtener la mayor velocidad punta posible, sin embargo, el auto será más inestable en las rectas y no podrá tomar las curvas tan rápido, añadiéndole un reto al piloto. Por otro lado, en circuitos de alta carga aerodinámica tales como los circuitos urbanos como el Circuito de Mónaco, la carga aerodinámica si juega un papel crucial debido a que el circuito no cuenta con rectas largas, pero si con muchas curvas estrechas que requieren de técnica por parte del piloto para poder tomarlas de forma correcta, necesitando este de que el auto este bien aferrado al piso y lo más estable posible para no cometer algún error y terminar en el muro.

Aplicando los conceptos aerodinámicos al circuito adecuado de tal forma de que modificando el área por donde pasa el aire a través del auto se modifica su velocidad, y por ende su presión con respecto al aire de los alrededores o encima del auto, el cual, al tener más presión empuja el auto hacia abajo; haciendo que este funcione como un ala de avión invertida por medio de sus alerones. 

En cuanto al fondo del auto, los ingenieros se dieron cuenta que si canalizan bien el aire pueden hacer que todo el auto funcione como un ala invertida siempre y cuando este se mantenga bien cerca del suelo. De hecho, en los años 70 el padre de la aerodinámica de la Fórmula 1 y fundador del equipo Lotus Colin Chapman, decidió llevar este concepto al límite modificando así totalmente el fondo de los autos con la forma de ala invertida, en conjunto con unos pontones laterales supremamente cerca del piso, los cuales en conjunto creaban un túnel de viento ideal para generar una succión impresionante y así girar más rápido. Los demás equipos no tardaron en copiar este diseño.

 

Ejemplo efecto suelo

Fuente: (Oriol, 2018) 

Brabham BT46B

Fuente: (Llurba, 2016)

 

Inclusive, existieron diseños tan extraños como el del Brabham BT46B el cual tenía un ventilador en la parte trasera cuya función era succionar más aire del fondo del piso y también de refrigerar el motor según los ingenieros.
 
Lamentablemente el efecto suelo fue prohibido por la fórmula 1 al darse cuenta de que los pilotos sufrían de fuerzas G extremadamente altas en las curvas y en el caso de un accidente que levantara un poco el auto del suelo, este saliera despedido por los aires generando un peligro inmenso tanto para los pilotos como para los espectadores teniendo en cuenta las pocas medidas de seguridad de la época. 
 
 
Ferrari 126C2 de Gilles Villeneuve en la temporada 1982.
Fuente: (LAT Photographic, s.f.)
 
 
Por desgracia en el año 1982 la leyenda de la fórmula 1 Gilles Villeneuve sufrió un accidente chocando a alta velocidad contra un auto que iba mucho más lento causando que el auto saliera volando y al aterrizar quedara destrozado matando al piloto y dando fin al efecto suelo. 
 
Debido a la prohibición del efecto suelo, los equipos tenían que buscar una solución para obtener mayor carga aerodinámica, teniendo que regirse a un fondo plano con una plancha de madera con titanio que medía la altura mínima del vehículo, dicha solución fue mediante la canalización del aire, la suspensión (activa o pasiva) y el uso de elementos como el difusor el cual expandía el área por donde pasaba el flujo de aire al final del vehículo, lograron obtener lo más cercano al efecto suelo. 
 
Obedeciendo que: P1>P2 V1<V2.; Q1=A1xV1=V2xA2=Q2; siendo “Q” el caudal, “V” la velocidad y “A” el área. 
 
Independientemente del pasado, ya con los avances tecnológicos, la FIA (Federación Internacional del Automovilismo) decidió aprobar nuevamente el efecto suelo para la temporada 2021 de la Fórmula 1, debido a que querían que la aerodinámica tuviera menor base en los alerones frontales y traseros con el fin de generar menos turbulencia que podría afectar y descontrolar a un auto que se encontrara detrás de este, así como simplificar el diseño y estética general del auto de forma general con el fin de que los equipos tengan autos más parecidos pero sin perder dichos equipos la opción de aportar mejoras a los componentes aerodinámicos del auto según permita el reglamento. 
 
Fuente: (Marca Motor, 2019)
 
Prototipo auto de Fórmula 1 de 2021 integrando de nuevo el efecto suelo además de mostrar una simplificación en los diseños de los alerones traseros y delanteros en conjunto con el chasis. 
 
 
Fuente: (ETSEIB, s.f., pág. 11)
 
En cuanto al alerón delantero, la configuración de este tiene que estar equilibrada con la del alerón trasero debido a que, si se tiene mayor carga aerodinámica en la parte delantera del auto con respecto a la trasera, ocurre algo denominado Sobreviraje el cual causa que el auto tienda a girar demasiado y/o perder el control de la parte trasera (esta tiende a seguir en la dirección que venía) ocasionando un derrape o trompo; de igual forma si la parte trasera esta más cargada que la delantera ocurre un Subviraje que causa lo contrario, el auto tiende a seguir la misma dirección y no girar haciendo que se salga de la pista. 
 
En adición, a partir del año 2011 se introdujo en el alerón trasero el sistema DRS (Drag Reduction Sistem) o sistema de reducción de arrastre el cual le permite al piloto “abrir” el alerón trasero y/o dividir sus 2 partes dando como resultado un menor ángulo de incidencia ante el aire, el cual le permite obtener una mayor velocidad punta momentánea cuando este se encuentre a menos de 1 segundo del piloto de adelante y se le felicite el adelantamiento, no obstante, el piloto debe tener cuidado porque el auto al perder el drag también pierde el dowmnforce haciendo el carro más inestable y con riesgo de sobreviraje.
 
Fuente: (Alerón trasero móvil, s.f.)
 

Ejemplo de angulo de incidencia o de ataque del alerón el cual modifica que tanto arrastre y carga aerodinámica hay dependieno de que tan pronunciado esté. 

 

 

 

 

En conclusión, en el mundo de las carreras, la potencia del motor es algo importante, pero si no se puede transmitir a los neumáticos y aprovecharse de forma óptima tanto en las rectas como en las curvas, no es suficiente para ser el mejor. Y en el área de autos comerciales, el tener mayor control, pero a su vez mayor eficiencia aerodinámica, hará más económico y viable el uso del vehículo; simplemente hay que aprovechar a la física de una forma ingeniosa y no temerle a utilizar conceptos que fueron utilizados para una cosa (sustentación que hace a los aviones mantenerse en el aire) de forma opuesta con el mismo beneficio dependiendo de la situación (sustentación negativa que mantiene al auto adherido al suelo). 

 

Referencias

Alerón trasero móvil. (s.f.). Obtenido de Wikipwdia.com:  https://es.wikipedia.org/wiki/Aler%C3%B3n_trasero_m%C3%B3vil

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Navarro, S. M. (4 de Agosto de 2018). Alerones para 2019: Qué es el “outwash” y por qué no acaba de gustarnos. Obtenido de El acelerador: https://elacelerador.com/alerones-2019-efecto-outwash/?cn-reloaded=1

Oriol. (10 de Agosto de 2018). CFD (Computational Fluid Dynamics). Obtenido de Formula One Atmosphere: https://www.formula1atmosphere.com/aerodinamica/cfd-computational-fluid-dynamics/

Oriol. (19 de Agosto de 2018). El EFECTO SUELO y el Fondo Plano en la FORMULA 1. Obtenido de Formula 1 Atmosphere: https://www.formula1atmosphere.com/aerodinamica/efecto-suelo/

Plaza, D. (27 de Diciembre de 2019). Downforce y drag: qué son y cómo se combinan. Obtenido de Motor.es: https://www.motor.es/formula-1/downforce-drag-que-es-201963589.html

Rodriguez, R. (2016 de Agosto de 2019). Así funcionan las cuatro partes que componen la aerodinámica de un coche de Fórmula 1. Obtenido de Motorpasion.com: https://www.motorpasion.com/formula1/asi-funcionan-cuatro-partes-que-componen-aerodinamica-coche-formula-1

Utrilla, D. (1 de Agosto de 2018). coeficiente aerodinámico (Cx) ¿Qué es? Obtenido de espaciocoches.com: https://espaciocoches.com/coeficiente-aerodinamico-cx-que-es/

AUTOR: Efraín A. Cardozo

 

 

Patente del Primer Vehículo Deportivo Eléctrico De Ferrari

 

 

No es un secreto que, desde hacía algún tiempo la marca italiana había comunicado sus
intenciones de desarrollarse en el ámbito ecológico, es por esto que desde el 2009, la
compañía modificó el motor de algunos de sus vehículos, tales como: Ferrari F430, 612
Scaglietti, 599 GTB Fiorano, entre otros, con el propósito de mejorar en un 10% el
rendimiento y descender las emisiones contaminantes en un 40%.

Ahora bien, el 29 de mayo del año anterior, se hizo la presentación del Ferrari SF90 Stradale,
el primer híbrido enchufable de producción en serie de Maranello, distinguido por su sistema
de propulsión mixta, el cual está formado por un propulsor V8 de 4.0 litros (una variante del
3.9 del 488 Pista) y tres motores eléctricos. Lo cual le permite, obtener una potencia total de
1.000 caballos de fuerza a 7.500 revoluciones y un par máximo de 800 Nm a 6.000 rpm.
También, les otorga tracción a las cuatro ruedas, de ahí que este coche alcance 100 km/h en
2,5 segundos – los 200 km/h en 6,7 s – y alcanzar una velocidad máxima de 341 km/h.
No obstante, la llegada de la hibridación a la casa italiana es solo el principio de un plan
estratégico ecológico, enfocado en la aparición de un deportivo de altas prestaciones
totalmente eléctrico. Al cual, recientemente, se publicaron sus patentes:

 

Patente registrada por Ferrari - SoyMotor.com

ferrari-electrico-patente-soymotor.jpg.

En una entrevista con Reuters, Louis Camilleri, el actual CEO de Ferrari, habló sobre el devenir de la casa de Maranello con respecto a modelos completamente eléctricos. “Todavía hay problemas importantes en términos de autonomía y de velocidad de recarga. Nosotros tendremos nuestro modelo eléctrico, pero será posterior a 2025, no a corto plazo”,

 

La patente describe: "Un vehículo de carretera con motor eléctrico que comprende cuatro ruedas motrices y cuatro máquinas eléctricas reversibles, cada una de las cuales es mecánicamente independiente de las otras máquinas eléctricas y tiene un eje directamente conectado a su rueda motriz correspondiente".

 

Este proyecto otorga al Ferrari EV unas aptitudes dinámicas sobresalientes como: la distribución de pesos, repartición de potencia a las ruedas según se requiera y vectorización específica del par.

 

Además, en una parte del diseño se anexa un biplaza, lo que refleja que esta tecnología podría usarse en coches deportivos. El diseño también sería apto para un motor híbrido.

 

            Ahora, la expectativa cae sobre Ferrari. Dado que, la patente calma algunas inquietudes, pero no revela los pormenores del proyecto. Sin embargo, refuerza la intención de la compañía hacia la inclusión de un vehículo ecológico en sus modelos de gasolina.

 

-Sofia A. De La Hoz Escorcia

http://cocheseco.com/ferrari-se-decide-por-la-ecologia/

https://www.ferrari.com/es-ES/auto/sf90-stradale

https://www.caranddriver.com/es/coches/novedades/a60314/ferrari-sf90-stradale/

https://www.caranddriver.com/es/coches/planeta-motor/a30210932/ferrari-primer-vehiculo-electrico/

https://soymotor.com/coches/noticias/ferrari-electrico-patente-973221 https://www.ferrari.com/es-ES/auto/sf90-stradale

FORD VS FERRARI; UNA MILLONARIA HISTORIA LLEVADA A LA GRAN PANTALLA

A mediados de los años sesenta, una competencia automovilística permitía a sus fabricantesdemostrar quién era el número uno por medio de las 24 horas de Le Mans. Se trata de una carrera de resistencia en la que los vehículos sortean durante ese tiempo curvas de 300 kilómetros por hora en condiciones desafiantes para los motores.

Si bien el favorito para ganar esta competencia era Enzo Ferrari, Henry Ford II estaba
dispuesto a todo para arrebatarle el título de campeón. Esto se debe a un trato que no se
concreta y la reacción de un gigante del mundo automovilístico que estaba dispuesto a
invertir más de 25 millones de dólares y horas de trabajo en ingeniería para tomar revancha.
Henry decidió contratar a dos de los mejores pilotos y mecánicos de la época para diseñar un auto invencible: Carroll Shelby y Ken Miles.

Entre algunas de las proezas de ingeniería que se reflejan en esta historia son: el sistema de
cambios rápidos para frenos; que para ese tiempo era un problema en las competencias, la
aplicación de pruebas de flujo para optimizar aerodinámica, entre otras.
La historia de cómo ambos afrontan esa competencia, una de las más emocionantes de la
historia del automovilismo, una película protagonizada por Matt Damon y Christian Bale
muy elogiada por la crítica. Además, se estrenó en las salas de cine el 15 de noviembre del
2019, dirigida por James Mangold, conocida como “Contra lo imposible”, en Hispanoamérica, o “le mans ‘66”, en España.

Cabe resaltar que la acogida del público fue tan grande que estuvo nominada al Oscar en 4
categorías: mejor película, mejor montaje, mejor sonido y mejor edición de sonido. Por lo
cual se convirtió en el primer film de automovilismo en alcanzar esta marca.

-Sofía A. De La Hoz Escorcia

https://www.latercera.com/wp-content/uploads/2019/11/ezgif.com-webp-to-jpg-7-900x600.jpg

https://cdn.tn.com.ar/sites/default/files/styles/embed_image/public/2019/11/22/5dd8017f2a9cb_Superformance-Ford-GT40-MKII-de-Ken-Miles-12.jpg

https://laopinionla.files.wordpress.com/2019/05/640px-ferrari-330p3-2.jpg?quality=80&amp;strip=all&amp;w=640

https://www.semana.com/gente/articulo/la-historia-real-detras-de-la-pelicula-contra-lo-imposible-ford-vs-ferrari/642550

https://www.semana.com/cultura/articulo/critica-de-cine-ford-v-ferrari-o-contra-lo-imposible-con-la-actuacion-de-matt-damon-y-christian-bale/640311

https://culto.latercera.com/2020/01/21/ford-v-ferrari-enemigos-intimos/

https://lat.motorsport.com/general/news/ford-vs-ferrari-nominada-oscar-mejor-pelicula/4651127/

https://as.com/motor/2020/01/27/reportajes/1580145675_223871.html

https://www.forbes.com.mx/forbes-life/la-verdadera-historia-detras-de-la-rivalidad-mas-amarga-del-automovilismo/

 

Partes o tecnologías de un auto normal que se desarrollaron en la Fórmula 1

  • Frenos regeneradores de energía: En el año 2008 la fórmula 1 implementó el sistema KERS ((en inglés kinetic energy recovery system, «sistema de recuperación de energía cinética»)), es un dispositivo que usa parte de la energía cinética generada por los autos al frenar, y la convierte en energía eléctrica. En el caso de los autos de fórmula 1, es utilizada para darle un impulso extra al piloto por medio de potencia extra durante pocos segundos, dicho sistema se dejó de utilizar en 2010, sin embargo, en 2011 se volvió a incorporar y en el año 2014 tuvo una evolución transformándose en el ERS (energy recovery sistema o sistema de recuperación de energía), el cual consta de 2 componentes, el MGU-K (convirtiendo la energía cinética generada en la frenada en electricidad (en lugar de escapar en forma de calor). También actúa como un motor en aceleración, dando hasta 120 kW (aproximadamente 160 caballos) de potencia.) y el MGU-H (sistema de recuperación de energía conectado al turbocompresor del motor y convierte la energía térmica de los gases de escape en energía eléctrica.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • En cuanto a los autos convencionales, dicha tecnología se ve mayormente aplicada en los autos eléctricos e híbridos siguiendo el mismo concepto del KERS, pero en lugar de darle mayor potencia al auto por pocos segundos, se utiliza para recargar la batería de dicho auto y así recuperar un poco de la autonomía gastada por el manejo.
  • Neumáticos: En el mundo de la competición, los neumáticos son muy importantes debido a que es la única parte del auto en contacto con el suelo y es necesario su correcto funcionamiento para ser los mejores en la pista, para esto las compañías como Michelin, Bridgestone, Goodyear y actualmente Pirelli, se esmeran en desarrollar los mejores neumáticos posibles para cada tipo de condición cambiando, compuestos, dibujos de las ranuras, temperatura optima y el tiempo para llegar a dicha temperatura, así como desgaste para darle la mayor adherencia posible a los autos pero manteniendo la competencia estratégica de compuestos; todo esto originado en los años 60s con la entrada de los neumáticos lisos dando una mayor superficie de agarre con un número de canales limitados que a lo largo de la historia se amplían o disminuyen a medida de que las fuerzas G tanto frontales como laterales, los nuevos circuitos y las nuevas regulaciones cambian ara asi mejorar los tiempos de vuelta.
  • Debido a esto, las marcas utilizan el deporte motor como un banco de pruebas para desarrollar nuevos compuestos en condiciones extremas para en un futuro llevarlos a los autos de calle, tanto así que para cada segmento de trabajo necesario (autos deportivos, familiares, de trabajo, de bajo consumo de combustible, etc.) tienen sus propios tipos de neumáticos especializados y en constante desarrollo para mejorar sus propiedades.
  • Volantes multifuncionales: Los formula 1 son autos increíblemente complejos con una cantidad gigante de sistemas y opciones para tener el mejor desempeño en cada tipo de circuito (curvas específicas, rectas, estado climático de la pista) así como en cada sesión de la competencia (prácticas,clasificación, carrera). Para garantizar el correcto funcionamiento del auto, así como que el piloto muestre su talento controlándolo, se requiere de un buen volante para lograrlo que tenga las funciones necesarias para controlar todo. Debido a esto, a lo largo de toda la historia del deporte los volantes se han ido modificando desde simplemente controlar la dirección hasta cosas tan complejas como la radio, control de alerones (DRS), límite de velocidad en pits, agua para el piloto, computadora interna de mapas motor, etc.
  • A medida que los volantes de los formula 1 se hacen cada vez más sofisticados, en un menor ritmo, los de los autos de calle igual, añadiendo la bocina, controles de radio, de llamadas y hasta la misma computadora del auto, así como el encendido y apagado del auto. En adición a los botones multifunciones, otra pieza clave han sido los cambios atrás del volante, implementados por primera vez en el Ferrari F1640 de la temporada 1989 de fórmula 1, dio un paso gigante en cuanto a las transmisiones se refiere, debido a esto, a finales de los años 90, os autos deportivos de producción en masa también empezaron a implementar este sistema, siendo así en la actualidad las cajas automáticas de doble embrague con cambios al volante las preferidas por los deportivos, súper deportivos e híper deportivos, o simplemente, cualquier auto de transmisión automática, reemplazando así a las cajas manuales menos eficientes y con cambios más bruscos.
  • Materiales compuestos (fibra de carbono): A medida que el automóvil iba evolucionando, y las velocidades iban aumentando, era necesario de hacerlo más resistente, pero sin elevar tanto el peso y así el consumo de combustible y de potencia, debido a esto se han ido probando diferentes materiales para las diferentes partes de los autos tales como acero, aluminio, magnesio, aleaciones de metales, etc. Pero en 1981 el equipo McLaren de F1 innovó incorporando en su MP4/1 Un chasis de fibra de carbono, siendo el primero en su tipo cuando en la actualidad absolutamente todos los autos y la mayoría de sus partes están hechas de este material a su alta resistencia a los impactos y su peso sumamente ligero en un deporte donde cada kilo cuenta y se experimentan fuerzas muy grandes.
  • En las calles de la actualidad, muchos autos deportivos tanto de combustión interna como eléctricos utilizan dicho material base en el chasis de sus autos debido a que a pesar de un costo mayor que el acero o aluminio, sus propiedades son mucho mejores para el rendimiento del auto, dándole asi mayor resistencia por un menor peso.
  • Turbo alimentación: Si bien no fueron inventados en la fórmula 1, si obtuvieron avances significativos y obtuvieron mayor eficiencia en su utilización gracias a dicha categoría que los ha utilizado por varias temporadas a lo largo de su historia entre prohibiciones, tanto así que los actuales motores son V6 híbridos con turbo y son actualmente los motores más rápidos, más eficientes y más duraderos de toda la historia de la categoría reina del deporte motor. En los autos de calle, también a lo largo de la historia se han utilizado mucho los turbocompresores debido a que utilizan los gases de escape para darle más potencia al motor, consistiendo en una turbina accionada por los gases de escape del motor de explosión, en cuyo eje se fija un compresor centrífugo que toma el aire a presión atmosférica después de pasar por el filtro de aire y lo comprime para introducirlo en los cilindros a mayor presión que la atmosférica.
  • Extras: Cabe resaltar que sistemas tales como el control de tracción, control de estabilidad y los frenos ABS (anti bloqueo), también estuvieron en la fórmula 1 y fueron llevados al máximo rendimiento posible pero debido a las normas de la competencia donde se busca que el piloto sea quien demuestre su talento y gane debido a este y no por el auto, fueron prohibidos al poco tiempo. Sin embargo, en los autos de calle siguieron siendo desarrollados tanto así que son norma para la seguridad de todos los autos a nivel mundial.

Referencias

  • Formula 1 en estado puro. (s.f.). Obtenido de Neumáticos F1: https://www.f1enestadopuro.com/archivo-f1/tecnicas/neumaticos-f1/
  • Fórmula 1 en estado puro . (s.f.). Obtenido de https://www.f1enestadopuro.com/archivo-f1/tecnicas/neumaticos-f1/
  • Mackenzie, I. (12 de Marzo de 2011). BBC NEWS MUNDO. Obtenido de La fibra de carbono, de la pista de carreras a la carretera: https://www.bbc.com/mundo/noticias/2011/03/110310_auto_fibra_carbono_pl
  • Motor y Racing. (s.f.). Obtenido de Descubre la historia y la evolución del volante automotriz: https://www.motoryracing.com/coches/noticias/historia-evolucion-volante-automotriz/
  • Plaza, D. (25 de Marzo de 2016). Motor.es. Obtenido de El turbo en la Fórmula 1: historia y fundamentos técnicos: https://www.motor.es/formula-1/el-turbo-en-la-formula-1-historia-y-fundamentos-tecnicos-201626775.html
  • Plaza, D. (12 de Marzo de 2019). Motor.es. Obtenido de Así funciona un volante de Fórmula 1: https://www.motor.es/formula-1/como-funciona-volante-f1-201955426.html
  • Regueiro, D. (5 de Marzo de 2015). Motor.es. Obtenido de ¿Qué es el ERS?: https://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.html
  • Freno regenerativo. (s.f.). En Wikipedia. Recuperado el 5 de octubre de 2019 de https://es.wikipedia.org/wiki/Freno_regenerativo
  • Turbocompresor. (s.f.). En Wikipedia. Recuperado el 5 de octubre de 2019 de https://es.wikipedia.org/wiki/Turbocompresor

 

AUTOR: Efraín A. Cardozo

Turbinas eólicas: ¿el futuro del sector energético?

 

 

En la actualidad es posible separar en dos grandes grupos los sistemas  de  generación de energía eléctrica, las energías renovables y las de combustibles fósiles, cabe resaltar que existen otros sectores, como el hídrico, nuclear y demás, pero,  ¿por qué se hace ésta gran separación?

Es necesario enfatizar que dicha separación no se hace a la ligera y esto es debido a que las energías renovables están teniendo un gran auge y generan la fascinación por quienes desean cuidar el medio ambiente, en la actualidad no sólo las energías renovables no generan gases de efecto invernadero, (dentro de los cuales la industria energética es responsable del 25% de todas las emisiones del mundo) y sólo se puede preguntar, ¿por qué  genera tanto entusiasmo en la comunidad tanto científica e ingenieril como el público en general?.

Antes de desarrollar esta idea y hablar de la energía eólica, es necesario mencionar los otros medios de generación de energía eléctrica que no generan gases de efecto invernadero como la hidráulica, dado que esta representan un gran porcentaje de la generación de energía en el mundo y especialmente en nuestro país (Colombia), representa el 70% de toda la energía generada, ¿pero cómo se genera energía a través de un río o un cuerpo de agua?

Fig. 1

 

como lo representa la figura 1, una central hidroeléctrica genera energía a través de la energía cinética del agua, es decir del agua en movimiento, este movimiento puede ser natural de un río o se puede construir una pendiente a través de la cual se mueva el agua y ésta a su vez moverá una turbina la cual generará el movimiento de un eje y dicho eje estará conectado a un generador el cual utiliza éste movimiento para transformarlo en energía eléctrica, a través de una  fuerza electromotriz y los campos magnéticos de dicho generador.

Estas centrales hidroeléctricas pueden tener hasta un 94% de eficiencia, con lo cual es posible pensar que es la solución a nuestros problemas energéticos y debido que en  Colombia tenemos muchos ríos es nuestra gran solución, pero esto no es del todo cierto, gracias a lo anteriormente mencionado podemos ver cómo una represa detiene el flujo natural de un río y esto a su vez hace que todas las especies que viven en los ríos o gracias a este se vean afectada, por lo cual afectaría nuestro ecosistema.

Aquí es donde podemos intuir cómo la energía eólica y solar pueden sobresalir, pero la energía solar también tiene un gran problema, el cual es que esta debe ser almacenada, debido a que en la noche la energía producida es mínima, pero esto en la actualidad es sumamente costoso.

 

Ambos problemas anteriormente mencionados no están presentes en la energía eólica, debido a que no afectan el medio ambiente y no tiene que ser almacenada, debido a que en la noche sí se genera energía, aunque para turbinas pequeñas estas sí se ven afectadas por dicho fenómeno, pero en turbinas de gran tamaño, las cuales pueden llegar hasta los 200 metros y a dicha altura la diferencia entre día y noche no es muy grande, por lo cual no generaría ningún problema dentro de los dos anteriormente mencionados. pero ¿cómo funciona una turbina eólica?

Fig. 2

Una turbina eólica consta de las aspas, rotor, freno (el cual entra en función cuando la velocidad del viento para a un rango que no es seguro para su funcionamiento), un eje de movimiento lento, una caja de cambios o de engranajes los cuales hacen que el movimiento lento del rotor y del eje principal sea transformado a un movimiento rápido, es decir con mayor velocidad la cual generará mayor energía a que si el generador se conectara al eje principal directamente.

 

Pero como todo, presenta desventajas. Esta forma de generar energía, debido a que necesita de una inversión inicial muy grande, pero a largo plazo puede ser la energía más barata en dinero por kWh producido. Pero esto depende de muchos factores, como la aspereza del suelo donde esté ubicada la turbina, si ésta de ubica en el mar o en la áreas de costa marítima pueden llegar a eficiencias muy altas para turbinas eólicas.

 

 

 

 

 

referencias

 

http://news.mit.edu/2014/on-site-fabrication-for-taller-wind-turbines-1106

 

https://energyeducation.ca/encyclopedia/Hydroelectric_facility

 

https://www.bloomberg.com/news/features/2019-09-19/solar-and-wind-power-so-cheap-they-re-outgrowing-subsidies

 

 

http://www.solarelectricityhandbook.com/Solar-Articles/wind-turbines.html

 

https://www.arcadiapower.com/energy-101/energy-sources/wind-vs-solar-a-comparison/

 

 

 

https://news.harvard.edu/gazette/story/2018/10/large-scale-wind-power-has-its-down-side/

 

Ubicación del motor en un carro

 

Existen diversas opciones al momento de instalar la planta motriz de un vehículo, pero la que sería ideal es aquella en que tiene el motor en el centro y la caja y la transmisión acopladas al eje trasero. Tal y como sucede con el Porsche Cayman y Boxster. Sin embargo, dicha estructura no se puede utilizar en carros de fabricación masiva y familiar dado que la máquina emplea el sitio de la silla trasera, restándole espacio. Esta es el usual diseño de la mayoría de supercarros, solución a la cual acaba de pasarse el Chevrolet Corvette.

 

A partir de la creación de la octava generación del Corvette de Chevrolet con el motor localizado en el medio de su plataforma, se abre campo a una moderna perspectiva de la tradición arquitectónica del vehículo.

 

Se puede decir que la primera tendencia fue poner el motor donde iba el caballo, porque los primeros carros eran las carrozas y los coches a los cuales se les cambió la ‘planta motriz’.

 

Teniendo en cuenta la habilidad para poner el auto en el piso y permitir que sea más estable y obediente, el motor debe ir en el centro dado que permite el mejor reparto del peso, mueve las ruedas traseras y deja el tren frontal para la función de dirección y detención. Si bien funciona como un marco referencial, no es apropiado en la práctica, dado que el motor le resta tamaño a la cabina, el acceso para reparaciones es muy complejo, es difícil refrigerarlo, usualmente el espacio delantero lo ocupa el tanque de la gasolina y por ende hay poco baúl, y la mecánica es muy ruidosa, entre otros inconvenientes. De ahí que esto no funcione para carros familiares de producción masiva y por sus limitaciones que están dirigidas a presupuestos muy altos que no cambian ante las restricciones.

 

El motor adelante es tradicional, pero tiene sus desventajas asociadas con el manejo, porque el peso recarga el trabajo de las ruedas delanteras, que deben dar dirección y frenado. Lo cual se dificulta si se le suma la función de tracción. Sin embargo, hay cuatro variantes a considerar.

 

Una es la máquina frontal moviendo las ruedas traseras, las razones para esto son que pueden colocar el peso de manera concreta y no en voladizo sobre el eje delantero, instalan la caja de velocidades en el mismo conjunto y con ello se ahorra dinero en componentes, simplifican la mecánica, la refrigeración es fácil y simétrica en el bloque, no se perjudica tanto la estabilidad con el esfuerzo de las llantas delanteras y, lo más importante, dejan la cabina libre de mecánica y ofrecen un piso plano, pues no tienen el cardán que comunica el motor con la transmisión, que necesita un paso hasta atrás y se gasta energía moviendo esos componentes adicionales.

 

Hay otras dos maneras de poner el motor frontal y a lo largo del carro. Una es por delante del puente delantero y con tracción a las ruedas de ese eje. Este peso en ese sitio es altamente perjudicial para la dirección, pues actúa como una masa que tiende a seguir la trayectoria del carro y hace que este vaya de frente en las curvas. Además, hace que la trompa sea muy larga y compite con el espacio de la cabina, por lo cual hoy es una solución obsoleta.

 

Otra es una posición intermedia de la máquina atrás del eje delantero, abandonada por razones de la invasión de la cabina, pero que desde el punto de vista de la ingeniería es una forma de tener el motor centralizado en la nariz. Se lleva el motor después de la caja y la palanca de los cambios se conectaba con una larga varilla desde el tablero hasta la caja.

 

Ahora, el motor colgando en la cola, que es la situación menos favorable para la estabilidad, la refrigeración y el reparto del peso, pues el centro de giro del chasís se pierde y en las curvas la cola tiende a adelantar la nariz, por lo cual vive en la inminencia de un trompo. De ahí que clásicos del ‘todo atrás’ ya no se hacen, tales como el VW Escarabajo, Simca 1000, entre otros.

 

Son seis las posiciones que existen para colocar el motor en un automóvil, pero el tiempo y la ingeniería han llegado a tres esquemas, que son los que mejor funcionalidad dan y aportan más al comportamiento del carro: motor delantero conectado a las ruedas traseras, motor transversal con tracción en esas ruedas adelante y, la ideal, en el centro.

 

  • Máquina adelante, ruedas traseras motrices. Hay excesivas piezas mecánicas, cardán que abulta el piso, pero genera más confort y silencio de marcha.

 

  • Motor en medio del carro y, conectado a las ruedas traseras. Ofrece el mejor reparto de peso y agarre en aceleración y curvas. Desventajas: invasión de la cabina, difícil refrigeración y acceso.

 

  • Motor por delante del eje motor. Si bien tiende a seguir de trompa en todas las curvas y desaprovecha mucho volumen de la cabina.

 

  • Todo atrás. Es el más desventajoso de todos, pues el peso en la cola hace que el carro tienda a hacer trompos con facilidad.

 

  • Motor adelante y centrado. Pero invade la cabina y se pierde mucho espacio.

 

  • Motor transversal, en una unidad conjunta con la caja y la transmisión. Barato de hacer, compacto, decente en el aporte de peso, fácil de enfriar, ocupa poco espacio y permite el piso plano. El carro va de narices en las curvas, pero sin exageración y es muy seguro.

-Sofía De La Hoz

 

Bibliografía:

 

https://cnnespanol.cnn.com/2019/07/19/gm-presenta-un-corvette-radicalmente-                nuevo/

 

http://www.recambiooriginal.com/blog/recambios-originales/mecanica/la-importancia-de-la-posicion-del-motor-de-coche/

 

https://www.motor.com.co/actualidad/tecnologia/colocar-motor-carro/32705

 

https://tierramotor.com/coches/posiciones-del-motor

 

 

 

 


 

Michelin UPTIS

 

Michelin UPTIS.

 

                           

El pasado 4 de junio en la Movin’On, una cumbre de movilidad sostenible celebrada en Montreal (Canadá) Michelín y General Motors  han presentado la fecha de salida del nuevo sistema de neumáticos sin aire y anti pinchadura llamados UPTIS (acrónimo de Unique Puncture-proof Tire System, Sistema Único de Neumáticos a Prueba de Pinchazos). Con esta nueva tecnología Michelin busca desplazar las tradicionales ruedas con cámara  de aire y busca una solución más amigable con el ambiente y con el bolsillo de los consumidores. Las ruedas estarán fabricadas de un compuesto de goma y aluminio junto con un material de alto rendimiento llamado “resina insertada en fibra de carbono”, de esta forma las nuevas ruedas pueden ser más duraderas y adaptables a distintos terrenos. Puesto que UPTIS no utiliza aire también podríamos señalar las siguientes ventajas:

  • Que los automovilistas viajen más seguros cuando se desplazan en coche.
  • Reducir el tiempo de inactividad relacionado con los pinchazos para profesionales y propietarios de flotas, optimizando así la productividad al eliminar las operaciones de mantenimiento.
  • Ahorros considerables para el medio ambiente, al utilizar menos materias primas para fabricar neumáticos.

Michelin también señala que los UPTIS podrían ser reparados con impresión 3D añadiendo una mayor vida útil, también se busca desaparecer la idea de que llanta y neumático están separados y establecer la rueda como un todo.

El prototipo UPTIS ya está siendo probado en una flota de Chevrolet Bolt EV en las calles de Michigan y Detroit. General Motors y Michelin prometen la comercialización de los UPTIS a partir de 2024.

Para más información revisar los siguientes enlaces:

https://www.youtube.com/watch?v=VjiLzc9bD3Q

https://www.youtube.com/watch?v=8CExTgUcK_o

https://www.youtube.com/watch?v=GIYFf6Bmpis

 

Bibliografía:

https://www.xataka.com/automovil/michelin-general-motors-venderan-neumaticos-aire-riesgo-pinchazos-a-partir-2024

https://as.com/meristation/2019/06/13/betech/1560419540_668492.html

https://www.marca.com/motor/modelos-coches/2019/06/06/5cf8b4c0e2704ead6e8b4579.html

https://www.motorpasion.com/prototipos/michelin-equipara-coches-general-motors-sus-nuevas-ruedas-aire-a-prueba-pinchazos

Italo Francisco Florez Najera.

Diseño asistido por computadora

Si como ingeniero te encantaba plasmar todas tus ideas en Solidworks esto te puede interesar. En este blog te voy a presentar una pequeña lista de diseñadores asistidos (CAD) para que explores y puedas adquirir un amplio conocimiento en el diseño de máquinas, logrando tener una gran ventaja para  representar tus ideas en cualquier ambiente.

Antes de comenzar con la lista debemos hacer un pequeño repaso de la historias de los sistemas de diseño, para eso esto nos vamos hasta  1955 cuando el  Lincoln Laboratory del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) desarrolla el primer sistema gráfico SAGE (Semi Automatic Ground Environment) para la Us Air Forces (USAF), usado durante la guerra fría como radar de defensa, unos cuantos años más tarde en el MIT el  científico Ivan Sutherland reconocido “el padre de la computación grafica” desarrolla el Sketchpad, del cual se podría decir es fue el primer CAD y en paralelo encontramos el ITEK (The Electronic Drafting Machine) usado por implementado por General Motor, todo termina con la llegada de los microprocesadores y la creación de Autodesk en 1982 y con ella lo que hoy conocemos como CAD.

Ya entrado en contexto podemos comenzar con la lista, y para empezar, voy a traer primero mi diseñador favorito, el FreeCad. FreeCad es un diseñador de ingeniería asistida en 3 dimensiones. Entre sus características encontramos una muy gustosa; es completamente libre, sin necesidad de pagar licencia, su plataforma se basa en el desarrollo en conjunto con ingenieros de todo el mundo, eso quiere decir que siempre está en mejoramiento y cada vez con mayor técnica. Cabe aclarar que FreeCad está especializado en diseño mecánico.

Imagen de Anexo:

En segundo lugar tenemos a IronCAD, una exclusiva de Windows diseñado por IronCAD LLC. Especializado en sólidos, es el diseñador perfecto para crear piezas, su método se basa en ensamblaje que la misma empresa creadora explica así: “Los usuarios crean diseños en 3D usando una metodología de diseño de arrastrar y soltar arrastrando y soltando formas y componentes de catálogos 3D para construir piezas y ensamblajes”.

Imagen anexo:

 

 

Por ultimo tenemos al mayor software de Dassault Systèmes llamado CATIA. Este software es muy famoso entre las empresas de automotriz, usado por constructuras como Bmw, Tesla, Renault, y otras más. Ha sido llamado el diseñador ideal porque con él se han diseñado maquinas como el Dassault rafale y también por ser usado por Boing, Airbus, hasta llegar a ser usado por la misma armada de Estados Unidos para diseñar submarinos de clase Virginia o también llamados de tipo nuclear. Si tienes una buena computadora y gran experiencia este es para ti, está hecho para los mejores y por los mejores, si diseñas en CATIA, significa que ya tienes la capacidad de diseñar toda pieza o maquina existente.

Imagen anexo:

 

 

 

  Bibliografía:

https://www.autodesk.es/campaigns/inspired-by-autocad/cad-innovation

     https://www.freecadweb.org/wiki/Manual/es

https://www.ironcad.com/why-ironcad/

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