16. Veículos automóvel

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

B. Desenho e Conceção de Máquinas e Componentes

16. Veículos automóvel


     APLICAÇÃO DA LÓGICA FUZZY NO GERENCIAMENTO DE SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA DE VEÍCULO ELÉTRICO

Resumo

Nas últimas décadas tem-se aumentado significativamente a preocupação em relação ao meio ambiente, principalmente em relação à dispersão de poluentes na atmosfera. Os veículos automotores têm uma grande contribuição na quantidade de poluentes presentes no ar, desta forma, o interesse na utilização de veículos elétricos vem ganhando espaço cada vez mais no sentido de substituir os veículos convencionais em um futuro próximo. Veículos elétricos são aqueles onde o sistema propulsor é dado por um motor elétrico alimentado por um sistema de armazenamento de energia, que pode ser formado por um conjunto de baterias apenas, ou por um conjunto de baterias conectados à supercapacitores. A utilização de supercapacitores juntamente com o conjunto de baterias tem como propósito armazenar os picos de energia provenientes das frenagens, realizando o condicionamento dessa energia para que esta possa ser armazenada no conjunto de baterias ou utilizada pelo motor elétrico. Neste trabalho será utilizado um modelo de veículo elétrico com dois motores elétricos, cada um acoplado às rodas dianteiras, onde será desenvolvido o gerenciamento de energia entre o conjunto de baterias e supercapacitores visando o aumento da autonomia da bateria sem causar prejuízo ao desempenho veicular. Para o desenvolvimento do sistema de gerenciamento será utilizada a lógica fuzzy, cuja autonomia do veículo será comparada à autonomia do veículo sem gerenciamento do sistema de armazenamento.

Palavras chave: veículos elétricos, supercapacitores, baterias, fuzzy, gerenciamento

      Gustavo Trudes, Fernanda Corrêa, Ludmila Silva, Jony Eckert, Franco Dedini


     OPTIMIZACIÓN DEL CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE PACEJKA EN NEUMÁTICOS DE COMPETICIÓN

Resumo

Es sobradamente conocido que, en el campo de la dinámica vehicular, disponer de un buen modelo de neumático es fundamental para poder obtener resultados satisfactorios. Es por ello que, si se desean obtener resultados satisfactorios de cualquier modelo de dinámica vehicular, es imprescindible disponer de un modelo de neumático suficientemente validado. De entre los modelos de neumático disponibles, dentro de los de tipo empírico, la referencia y por tanto el más utilizado es, sin lugar a ninguna duda, el de Pacejka. El principal problema para utilizar dicho modelo es que los fabricantes de neumáticos no suelen facilitar los coeficientes del mismo, y esto es especialmente crítico en el campo del Motorsport, en donde los neumáticos trabajan la mayor parte del tiempo en régimen transitorio. En el presente artículo se presenta una metodología para optimizar el cálculo de los coeficientes de Pacejka en vehículos de competición, en concreto de tipo GT, a partir de datos registrados experimentalmente mediante un sistema de adquisición de datos sencillo. De igual modo, se detalla el proceso de validación del cálculo, mediante el uso de vehículos distintos, en circuitos distintos, así como su comparación con los valores reales de los coeficientes, obtenidos del ensayo específico de los neumáticos.

Palavras chaves: Motorsport, Pacejka, Optimización, Dinámica Vehicular, Neumático

     L. Isasi, L. Rubio, B. Muñoz-Abella


      MODELIZACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DINAMICO DE LOS PARACAIDAS PROGRESIVOS EN ASCENSORES INCLINADOS

Resumo

Los ascensores inclinados, en caso de frenada de emergencia, pueden llegar a experimentar una fuerte deceleración longitudinal, que puede llevar a que los pasajeros colisionen con las paredes y elementos interiores de la cabina. La norma EN 81-22:2014, relativa a normas de seguridad para la construcción e instalación de ascensores eléctricos inclinados, contempla esta posibilidad, limitando el máximo de deceleración longitudinal y a la vez exigiendo un mínimo de deceleración vertical que evite la colisión de la cabina. Ambos requisitos de sentido opuesto no implican un grave problema en caso de ascensores con pendientes elevadas, pero en el caso de ascensores por debajo de cierta inclinación, no es posible garantizar el cumplimiento de la norma sin ayuda de elementos que permitan un desplazamiento relativo entre el sistema de frenado y la cabina. Los ascensores inclinados presentan una dinámica de movimiento diferenciada de aquella de los ascensores verticales por el ángulo de inclinación. En este artículo se presenta un modelo, construido con el módulo de simulación dinámica Simulink del software de cálculo matemático MATLAB, para la modelización de los niveles de deceleración horizontal y vertical alcanzados, durante la comprobación del cumplimiento de los requisitos definidos en la norma EN 81-22:2014. El modelo virtual se ha comparado con los resultados obtenidos en los ensayos físicos realizados, lo que permite verificar el comportamiento dinámico modelizado. Con el proceso de simulación validado, se pueden realizar estimaciones aceptables del comportamiento de paracaídas progresivos en ascensores inclinados, evitando la realización de numerosos ensayos y el consecuente ahorro de material, equipos y consumo de recursos

Palavras chave: Comportamiento dinámico, ascensores inclinados, paracaídas progresivos, modelización, norma EN 81-22:2014

     Beatriz Valles, Enrique Alcalá, Ángel Martín, Ernesto Capdepón


     ESTUDIO MEDIANTE MODELOS MEF DEL COMPORTAMIENTO DE LAS SUPERESTRUCTURAS DE LOS CARRITOS DE NIÑOS EN LOS AUTOBUSES URBANOS

Resumo

El transporte de los niños pequeños en sus carritos o cochecitos de bebé en autobús y las condiciones en que esto debe hacerse conlleva cuestiones de seguridad que aún no han sido estudiadas y, por tanto, resueltas completamente. Los diferentes tipos de carruajes, las diferentes formas de posicionarlos en un autobús urbano y los diferentes tamaños de los niños que pueden viajar en ellos dan lugar a una gama muy amplia de situaciones potencialmente peligrosas. Estas son las razones que han llevado a abordar un estudio de los aspectos de seguridad involucradas en el transporte de niños en autobuses urbanos, utilizando modelos MEF dinámicos (LS-DYNA) para analizar dos problemas diferentes. En primer lugar, estos modelos permiten evaluar la idoneidad del carro con respecto a su estabilidad dentro del bus y permitir definir la dinámica del movimiento del carrito en caso de que este vuelque, situación potencialmente peligrosa para el niño. En segundo lugar, permiten verificar los esfuerzos aplicados sobre el carro y la protección general dada al niño para mantenerlo seguro. Este trabajo se muestra, en primer lugar, que los resultados de los modelos se ajustan adecuadamente a las condiciones experimentales. En segundo lugar se demuestra que tipo de estructura es adecuada para soportar las fuerzas que actúan sobre carrito en el transporte y, en tercer lugar, que se pueden instalar sistemas satisfactorios y recomendables para el transporte de niños en los autobuses urbanos.

Palavras chave: Carritos de niños, LS-DYNA, Autobús, accesibilidad, método elementos finitos, cálculo explícito

     Enrique Alcalá, Juan Dols, Beatriz Valles, Ángel Martín, Luis Martinez


     METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN CUALITATIVA DEL DISEÑO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN VEHÍCULOS CONTRA INCENDIOS CONSIDERANDO EL EFECTO DEL OLEAJE

Resumo

El deslizamiento del fluido dentro del tanque en un vehículo de lucha contra incendios puede afectar a la dinámica del vehículo, comprometiendo tanto la estabilidad lateral, debido a la posible desestabilización, al aumentar el momento del vuelco, como la dinámica longitudinal, por la transferencia de carga entre ejes, dirección y frenado. La única manera de mitigar este efecto es restringir o perturbar el movimiento, evitando la acumulación de la inercial del fluido en una sola dirección, ya sea mediante la instalación mamparos para confinar el agua en espacios más pequeños (método de contención) o mediante la instalación de deflectores, atenuando las fuerzas debidas al oleaje (método dinámico). Con el modelado del fluido “CFD” es posible reproducir el comportamiento de líquido, sometido a acciones externas. Este artículo utiliza la técnica del volumen del fluido “VOF” para reproducir la interfaz aire-agua, aplicada a tres diseños de tanques de almacenamiento de los empleados en vehículos de protección contra incendios, para diferentes factores de llenado, analizando su respuesta, tanto en el dominio del tiempo como de la frecuencia. Con el fin de cuantificar y comparar entre los diseños de tanques, se propone un análisis multi-variable. La metodología evalúa los valores máximos y mínimos de las fuerzas y momentos generados por la carga líquida y el intervalo / retraso de las mismas con respecto al inicio de la excitación que lo genera, permitiendo una evaluación cualitativa global (nominal de cero a diez) del diseño del tanque, para toda el rango de factores llenado de y excitación.

Palavras chave:Vehículos de protección contra incendios, oleaje, deflectores, rompeolas, simulación de fluidos multi-fase, CFD.

     Ángel Martín, Enrique Alcalá, Beatriz Valles


     RESPUESTA DINAMICA A FLEXION DE PERFILES CON RELLENO DE ESPUMA METALICA EN RELACIÓN AL ESTUDIO DEL VUELCO DE AUTOCARES

Resumo

Los requisitos de seguridad reglamentarios en el comportamiento a vuelco de autocares conlleva a un aumento de peso de sus estructuras. La revisión 01 del Reglamento 66 de las naciones unidas incorpora el 50% de la masa de los ocupantes en el ensayo a vuelco. Este aumento en la masa supone en el ensayo a vuelco un aumento en la energía a absorber por la estructura en torno a un 25 -30 %. La resistencia lateral de las estructuras vehiculares está condicionada por la resistencia, y capacidad de absorción de energía, a flexión de los perfiles utilizados, perfiles denominados de bajo espesor para conseguir elevadas inercias con bajo peso, cuyo comportamiento está muy condicionado a la aparición de las denominadas rótulas plásticas caracterizadas por una curva momento-ángulo que presenta como parámetros básicos el momento máximo resistente y la pendiente negativa de disminución de resistencia en función del ángulo plástico girado, ambos valores, sobre todo el último, dependen en gran medida de la compacidad del perfil, este hecho es contrario al criterio anterior de construcción con perfiles de bajo espesor debiéndose por lo tanto alcanzar soluciones que guardan un difícil equilibrio entre resistencia y peso. Con el objetivo de incrementar la resistencia de las estructuras de autocares, con un aumento mínimo de peso, en este trabajo se estudia el comportamiento a flexión de perfiles con relleno de espuma metálica, cuya contribución se ha medido experimentalmente mediante ensayos dinámicos para validar modelos de elementos finitos de posterior aplicación en el diseño y homologación. El resultado obtenido muestra que el relleno con espuma metálica de los perfiles aumenta la energía específica absorbida un 45%.

Palavras chave:espuma metálica, colapso por flexión, perfiles de pequeño espesor

     G. J. Cazzola, E. Alcalá Fazio, F. Aparicio Izquierdo


     DESARROLLO DE BARRERAS DEFORMABLES CAPACES DE REPRODUCIR EL COMPORTAMIENTO DE LA PARTE POSTERIOR DEL FRONTAL DE LOS VEHICULOS EN CHOQUES DE ALTA ENERGÍA

Resumo

Actualmente existen distintas barreras deformables normalizadas que son utilizadas en ensayos de impacto, tanto lateral como frontal, para determinar en nivel de protección de los vehículos. Estas barreras deformables son útiles para reproducir la deformación, niveles de deceleración y energía absorbida en las configuraciones de impacto para las que fueron diseñadas, pero no son válidas para otras configuraciones en las que la energía total a absorber sea mayor. Para representar este tipo de colisiones es necesario diseñar barreras con una longitud de deformación mayor. Se parte de una de las barreras existentes y se añaden en la parte posterior bloques adicionales de honeycomb de rigidez homogénea. La rigidez de los bloques posteriores debe ajustarse para representar el comportamiento en choque de vehículos representativos del segmento cuyo comportamiento se quiere. Durante este proceso de ajuste, resulta relativamente sencillo representar la rigidez de la primera parte del frontal, con un comportamiento bastante lineal y fácil de conseguir mediante bloques de honeycomb de aluminio. Por el contrario, en la última parte de la deformación entra juego el motor delantero, que al impactar oscila sobre sus apoyos elásticos mientras sigue avanzando la deformación. Esto produce grandes oscilaciones en las curvas de esfuerzo y de deceleración medidas en los ensayos, que son difíciles de representar mediante bloques de panel de abeja de aluminio. En este artículo se analizan diferentes alternativas para introducir este efecto en el diseño de las barreras deformables, de manera que sean capaces de representar fielmente el comportamiento de la parte más atrasada del frontal de los vehículos durante las colisiones de alta energía. El comportamiento de los diseños propuestos se analiza mediante modelos de elementos finitos de las barreras, se comparan los resultados, y se valoran las mejoras obtenidas y los posibles problemas para su estandarización y utilización práctica

Palavras chave:Colisión, Vehículo, Barrera deformable, MDB, honeycomb

     David Abellán López, Miguel Sánchez Lozano


     COMPARATIVA ENTRE EL MÉTODO COAST-BY PARA LA MEDICIÓN DE RUIDO DE RODADURA Y UNA NUEVA METODOLOGÍA PARA LA MEDIDA DE EMISIONES SONORAS DE NEUMÁTICOS EN INSTALACIONES TIPO DRUM.

Resumo

El ruido de rodadura ocasionado por la interacción entre el neumático y la carretera es la principal fuente de emisión sonora causada por el tráfico rodado a velocidades medias y altas [1]. En las últimas décadas, las emisiones sonoras de los neumáticos han sido ampliamente estudiadas por diversos grupos de investigación. Sin embargo, la mayoría de estas investigaciones se han centrado, principalmente, en ensayos en pista. Como resultado de éstas investigaciones, se han desarrollado diferentes métodos de ensayo para medir la emisión sonora de los neumáticos. Los métodos más importantes son los denominados Coast-By, Close-Proximity, Statistical Pass-By y Controlled Pass-By. Entre todos ellos, el método Coast-By [2] se ha establecido en Europa como método estándar relativo a la homologación de neumáticos con respecto a las emisiones sonoras de rodadura según determina el Reglamento 117 [3] de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE). Sin embargo, todos los métodos mencionados anteriormente tienen varios inconvenientes tales como la influencia de factores ambientales, los diferentes resultados que se pueden obtener dependiendo de la pista de ensayo o del vehículo con el que se realizan los ensayos, la falta de repetibilidad o el que quizás sea el aspecto más importante, que es la limitación de la magnitud medida, el nivel de presión acústica. Una nueva metodología [4] basada en ensayos de tipo Drum y la norma ISO 3744:1994 [5], que fue desarrollada para evitar estas limitaciones, ha probado ser comparable con el método Coast-By (CB). Este artículo describe cómo se han ensayado diferentes neumáticos según el método CB y el nuevo método de ensayo tipo Drum, a la vez que compara sus resultados. Para poder llevar a cabo esta comparación, debido a que las magnitudes medidas y las condiciones de ensayo difieren significativamente de un ensayo a otro, se ha tenido en cuenta las diferencias lógicas de los resultados entre el valor de la presión sonora a 7.5 metros y el nivel de potencia acústica de un neumático obtenido en campo cercano bajo condiciones controladas de laboratorio cuando se rueda contra un tambor. Los resultados han demostrado que ambos métodos no sólo son comparables, sino que también tienen espectros sonoros notablemente similares y, por ello, la nueva metodología de ensayo tipo Drum podría utilizarse para obtener los valores de emisión sonora para la homologación de neumáticos.

Palavras chave:Neumático; ruido; potencia sonora; drum; Coast-By

     D. Clar Garcia, E. Velasco Sánchez


     METODOLOGY AND IMPLEMENTATION OF ADVANCED METHODS TO IMPROVE DYNAMIC BEHAVIOUR OF MECHANICAL SYSTEMS.APPLICATION TO LIFTS

Resumo

It is known that, whilst traveling within a modern lift, it is likely to feel several dynamic aspects. Sudden and no smooth travel movements (accelerations and decelerations) provoke lack of ergonomics and, as a consequence, passengers discomfort during travel. There may be applications like theme park attractions where the users fancy those alterations. However, the final brake must always be preferable without any residual vibration, to avoid crashes and dangerous situations. Many users could feel that, for instance, a necklace beats on their chests whilst using these systems. Input Shaping is one of the most appealing methodologies in order to settling how and when a wide array of machines would move within its operative space. The philosophy of Input Shaping consists in considering the movement command reference signal as a variable of design, among others, before than a specific fixed parameter, like the particular case of a typical Trapezoidal Velocity Profile. An Input Shaper modules the acceleration and deceleration ramp, changing the slopes, not heuristically, but calculating this one as the solution of an optimal control problem, minimizing the amplitude of the residual vibration or alternatively the maximum residual energy of a mechanical oscillator system. A good candidate to implement Input Shaping (IS ahead) would be a linear system, where applying superposition principles, which is a LTI (Linear Time Invariant) system that can be modeled in a wide range of cases using ODEs (Ordinary Differential Equations). This work solves the above issue applied to this group of machines used in people’s daily basis life. These are passenger lifts, which use high speeds and accelerations/decelerations, especially in the latest times, where higher and higher buildings like skyscrapers are being built. To analyze this question, the lift has been well suited modelled, analyzing its estate space equations extracted from Newton laws. Further considerations like increased lift performances using IS are included in this study, concluding reasonable results.

Palavras chave:lifts, input shaping, ODEs, Linear Time Invariant Systems, trapezoidal velocity profile.

     Estela Souto Fernández, Higinio Rubio Alonso, Pablo Izquierdo Belmonte, Gerardo Peláez Lourido


     IMPLEMENTAÇÃO DE METODOLOGIA DE MEDIÇÃO E COMPARAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE USO DE MATERIAL NOS CAPÔS DE VEÍCULOS AUTOMOTIVOS

Resumo

Por razões ambientais e comerciais, os fabricantes de automóveis têm buscado maneiras de reduzir a quantidade de energia que seus carros utilizam ao longo do seu ciclo de vida. Além disso, a indústria tem sido obrigada a cumprir regras cada vez mais severas e restritivas no que tange às emissões veiculares. Assim, tem havido grande foco na redução do peso dos veículos. Para atingir as metas de redução de peso, busca-se uma maior eficiência do uso dos materiais que compõem a estrutura dos automóveis, seja através do emprego de outros tipos de metais (tais como ligas de alumínio e magnésio) ou do uso de aços de alta resistência. Para conhecer a atual eficiência de uso de materiais, e subsidiar futuras discussões sobre redução de peso, foi implementada na planta de Betim-MG da Fiat Chrysler Automobiles (FCA) uma metodologia de medição e comparação dessa eficiência nos capôs dos veículos da FCA e da concorrência, com o auxílio de ferramentas computacionais de código aberto. Tal metodologia foi adaptada do que é atualmente empregado na planta de Detroit (EUA) da FCA, e será apresentada neste artigo. Com o emprego dessa metodologia, almejou-se entender qual a eficiência de uso de material nos capôs dos veículos do Grupo FCA e nos dos seus concorrentes, de forma a determinar a atual situação dos veículos frente à concorrência no mercado brasileiro. A realização dessa análise comparativa forneceu interessantes resultados, que já serviram de base para discussões pela equipe de engenharia acerca de maneiras de atingir melhores índices de eficiência. Além disso, diferentemente do que ocorria no passado, tem-se agora um banco de dados de veículos da concorrência e da FCA que permite ter exata noção do grau de desenvolvimento dos projetos FCA frente aos de seus principais competidores.

Palavras chave:eficiência energética; capôs; BIW; closures; materiais automotivos

     Fernando Avelar Resende, Alexandre Queiroz Bracarense, Robert J. Gibbs


     DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE: EFFICIENCY OF THE PLASMA REACTOR FOR PRODUCING ACTIVE SPECIES IN THE SECOND POSITIVE SYSTEM Of N2

Resumo

This study aimed to characterize a DBD plasma device through optical and electrical measurements, thereby achieving a greater understanding of plasma production process parameters and how it behaves through the parameters adopted in the process, such as frequency and voltage applied between electrodes with a fixed distance of 0.5 mm. Two distinct characterization techniques were used together for this purpose. The first method was the Lissajous curve/figure, this technique is quite effective for a complete characterization of DBD electrical equipment. The second technique used was Optical Emission Spectroscopy, a tool used for the diagnosis of plasma with which it is possible to identify the activated species present in the produced plasma. With this study we could identify better equipment efficiency at high frequencies with low voltages without losing the characteristics of the plasma, such as the amount of active species.

Palavras chave:Plasma, Optical Emission Spectroscopy, Lissajous Figures

     Souza, I. A.; Fernades, F. M.; Liborio, M. S.; Neto, J. F. M.; Matamoros, E. P.; Costa, T. H. C.


     INFLUENCIA DEL ESTILO DE MANEJO EN LOS ENSAYOS DE HOMOLOGACION DE ACUERDO A CICLOS DE CONDUCCION

Resumo

A raíz de las diferencias que pueden ser observadas en el consumo de combustible y las consecuentes emisiones, se encaró el estudio de la influencia del estilo de manejo en los resultados obtenidos en ensayos realizados de acuerdo a los ciclos de conducción predeterminados para la homologación de emisiones en vehículos livianos. Como no se contaba con un equipo adecuado para la medición de emisiones se realizó la medición de consumo de combustible durante el ciclo, determinando de esta forma el parámetro más importante en las emisiones, ya que las mismas se correlacionan directamente con el consumo. Para ello se realizaron ensayos en banco de rodillos dinamométrico, donde se dispuso de un vehículo y se realizó un ciclo de conducción de acuerdo a la legislación vigente para Argentina, y para la ciudad de Buenos Aires. Durante los ensayos se utilizaron diferentes estilos de conducción cumpliendo con el ciclo (uso de diferentes cambios manteniendo las velocidades de acuerdo al ciclo). De esta manera se experimentó con regímenes de motor diferente, pero cumpliendo los parámetros dados por el ciclo elegido. De estas comparaciones pudo establecerse que simplemente variando el estilo de conducción, pero cumpliendo con el ciclo con un error de repetición inferior al 3%, obtenemos consumos con diferencias de hasta el 15%.

Palavras chave:automóvil, consumo, emisiones

     Daniel Zambrano, Amado Vitali, Gustavo Gimenez Placer


     ANALISIS AERODINÁMICO DE UN VEHÍCULO TIPO FORMULA SAE

Resumo

Este documento describe el análisis aerodinámico de la carrocería de un vehículo tipo formula SAE haciendo uso del Software Ansys. El vehículo fue diseñado de acuerdo con el reglamento de la Fórmula SAE, el cual es un concurso para estudiantes universitarios, organizado por SAE international. En esta competencia equipos de todo el mundo diseñan, construyen y ponen a prueba prototipos para ser evaluados en diferentes categorías. El cumplimiento de la normativa para el diseño de la carrocería es parte fundamental de la competencia y uno de los requisitos es su estudio aerodinámico. El estudio fue realizado en la herramienta Fluent del software Ansys, teniendo como base el diseño a escala del vehículo en Solidworks. La simulación aerodinámica se lleva a cabo considerando un flujo turbulento (usando modelo k - ɛ) del aire, cuando impacta con el vehículo. En el análisis se muestra la fuerza de arrastre y de sustentación que presenta el monoplaza al impactar el aire con una velocidad de 22 m/s, con el fin de estructurar posibles mejorías en el diseño aerodinámico y estructural de la carrocería. Adicionalmente, se realizó una comparación de resultados con los obtenidos por un equipo español.

Palavras chave:Aerodinámica, Arrastre, Sustentación

     Juan Carlos Castillo, Jacobo Mejía, Luis Carlos Flórez, Eider Adrían Diaz


     APLICACIÓN DE DEEP LEARNING PARA LA ESTIMACIÓN DE ODOMETRÍA DE UN VEHÍCULO EMPLEANDO UN ESCÁNER LÁSER

Resumo

La circulación de vehículos autónomos es una realidad en entornos sencillos, pero presenta dificultades en situaciones complejas Las técnicas de Deep-Learning son una poderosa herramienta para el desarrollo de técnicas de clasificación y procesamiento de información dentro del área de vehículos inteligentes, ya que son capaces de simular el funcionamiento del cerebro humano debido al aprendizaje a partir de la experiencia. Específicamente, las redes neuronales de convolución (CNN) se ha utilizado en aplicaciones para la clasificación y localización de peatones y obstáculos en la carretera. Sin embargo, las CNN permiten no sólo la clasificación y aprendizaje de patrones, sino que pueden ser utilizadas para regresión o modelado, al igual que otros tipos de redes neuronales clásicas. La diferencia fundamental de ambas aplicaciones es que, mientras que en la clasificación, los valores de la salida de la red son generalmente discretos, en las aplicaciones de regresión o de modelado, la red puede generar una salida continua, lo que le permite emular la salida de cualquier tipo de sistema que se presenta en el conjunto de entrenamiento, con todas sus ventajas asociadas, como la generalización y la correcta caracterización de situaciones que no han sido aprendidas explícitamente. Este trabajo presenta una aplicación de CNN para modelado en el campo de los vehículos inteligentes, cuyo objetivo es calcular los parámetros de navegación de un vehículo a partir de la información suministrada por un LiDAR 3D montado sobre un vehículo que circula en zonas urbanas. Concretamente, la CNN planteada es capaz de calcular, en tiempo real, la velocidad y orientación de un vehículo que circula en tiempo real a partir de los datos de distancia suministrados por el sensor LiDAR. Los resultados muestran que la red es capaz de aprender a calcular la velocidad y la velocidad de guiñada a partir de la identificación de los puntos característicos del entorno, proporcionando datos que pueden ser utilizados para soportar la navegación.

Palavras chave:odometría, escáner láser, deep-learning, red neuronal

     Miguel Clavijo, Francisco Serradilla, Felipe Jiménez, José E. Naranjo, Alberto Díaz


     CONVERSIÓN DE UN TRICICLO A GASOLINA EN UNO ELÉCTRICO

Resumo

Los vehículos tipo triciclo alimentados con esos combustibles está ganando aceptación como un sistema de transporte de pasajeros y mercancías tanto en Asia como en los países de América Latina. Por lo tanto, la conversión de estos a vehículos eléctricos (EVs) es una opción para disminuir la contaminación ambiental. Este artículo muestra la conversión de un triciclo de motor de combustión a un triciclo eléctrico. Para esta conversión es relevante tener una buena capacidad de carga, bajo costo de conversión y suficiente capacidad de carga eléctrica para el rango de conducción a una velocidad razonable. Los cálculos indicaron que se requiere un motor de 6,7 HP para las condiciones de diseño: capacidad de carga total de 800 Kg, una velocidad máxima de 35 km/h y una pendiente máxima del 20%. Sin embargo, por razones comerciales, se seleccionó un motor de inducción AC de 5 HP, controlado por un módulo de potencia Sinamics G120 y una transmisión con relaciones de velocidad de 1:20 y 1:10. Se utilizaron baterías a base de plomo para alimentar este vehículo. El EV fue instrumentado para registrar el voltaje, la corriente, la velocidad, la distancia recorrida, el tiempo de conducción y la aceleración en los puntos estructurales críticos. Las pruebas en ruta usando la máxima carga produjeron picos máximos de aceleración en la estructura de 3,5G. El consumo medio de energía de las baterías fue aproximadamente de unos 25 amperios con picos máximos de 30 amperios. La autonomía de EV fue de 18,2 km en una carretera irregular con pendientes empinadas, con una velocidad máxima de 9 km / h en una pendiente del 20% y 31 km/h en terreno llano, para la pendiente máxima de ascenso (20%), el peso máximo total máximo que pudo ser movido por el EV fue de 725 Kg.

Palavras chave:Triciclos, Rickshaw, Vehículo eléctrico – EV, conversión.

     S. Betancur, Sergio Medina-Escobar, L. Vargas, A. Sandoval, J. Ruiz, José D. Acosta, Julián M. Ruiz, J. M. Meza


     METODOLOGIA PARA DIMENSIONAMENTO DE CHASSI DO TIPO BAJA SAE

Resumo

O Baja SAE é uma competição entre diversas instituições de ensino de engenharia, consistindo nas atividades de projetar, documentar, construir e pilotar um veículo fora de estrada de quatro rodas com suspensões independentes, de acordo com o regulamento anual da competição. Desta forma, os estudantes são também estimulados a desenvolverem competências, habilidades e atitudes que terão papel importante em suas futuras carreiras. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para definição de dimensões de um chassi para o veículo fora de estrada, utilizando como objeto de estudo, o Baja da Equipe MackGear da Universidade Presbiteriana Mackenzie, objetivando-se auxiliar participantes desta competição no desenvolvimento de novos projetos. Precedente ao projeto, foi realizada pesquisa bibliográfica dos métodos construtivos de chassis, buscando conceituar os elementos estruturais aplicados em veículos automotores, para posterior estudos de parâmetros de ergonomia, visando conforto do condutor de veículos Baja SAE. Na fase de projeto, foi feita uma revisão do Regulamento Baja SAE e posteriormente definido um procedimento para dimensionamento de cada componente utilizado no chassi, de acordo com especificações máximas e mínimas permitidas pelo regulamento além da verificação de interface com outros subsistemas do veículo, indicando quais considerações foram adotadas para o projeto do chassi da Equipe MackGear. Foi realizada uma análise dos processos de fabricação mecânica utilizados para a fabricação do chassi tomado como objeto de estudo, apresentando as soluções adotadas, resultando por fim na montagem total do veículo. Para validação do projeto, foram obtidos os pontos críticos do chassi fazendo uso de análise de elementos finitos. Estes pontos foram utilizados para localizar extensômetros posicionados no chassi, afim de obter as tensões atuantes e compará-las à tensão de escoamento dos tubos aplicados em sua fabricação. Para medição das tensões, o veículo foi submetido a teste de campo com condições próximas a de sua real aplicação.

Palavras chave:Baja SAE, Chassi, Ergonomia, Análise de elementos finitos, Teste de campo.

     Jean Pierre Garcia, Christopher Garcia Rosa, Willian Leon Alcalá


     OPTIMIZACION TOPOLOGICA DE ESTRUCTURAS DE AUTOCARS

Resumo

La optimización de las estructuras de los autocares es un campo en continuo desarrollo por su importancia en el peso de unos vehículos destinados a la explotación comercial. Tradicionalmente los vehículos han sido desarrollados manteniendo patrones de diseño basados en la construcción y en un diseño funcional que conllevan a estructuras sobredimensionadas. En el presente trabajo se presenta el desarrollo conceptual de una estructura de autobús diseñada mediante la aplicación de técnicas de optimización topológica. Para realizar el trabajo se ha aplicado una celda unitaria, diseñada para el proceso de optimización utilizando elementos viga con la formulación de Timoshenko. El proceso de optimización topológica no utiliza funciones de densidad que permitan la decisión entre la aplicación de material o no, sino que utiliza un algoritmo de ordenación seleccionando entre perfiles de una base de datos definida con secciones existentes en el mercado. Durante el proceso de optimización se producen caminos de carga con trayectorias en zig-zag, debidas a la definición de la celda, por lo que se aplica un proceso de alisamiento del modelo que conduce a soluciones fabriles. En el presente trabajo se aborda la influencia del tamaño de malla en el proceso de determinación del óptimo y en su eficiencia evaluada en función de los tiempos de solución. Finalmente a los modelos se les han aplicado estados de carga derivados de las maniobras habituales experimentadas en la circulación de estos vehículos, obteniendo una estructura optimizada y su posterior “interpretación constructiva”. Los resultados de este trabajo se han obtenido gracias a la financiación por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad de España del proyecto DOPTCARR: Diseño óptimo de autobuses y semirremolques aligerados basado en predicción de vida frente a fatiga, mediante técnicas de ensayos virtuales y datos obtenidos en servicio real. TRA-2012-38826-C02-01.

Palavras chave:Optimización Topológica, Elementos finitos, Estructuras autocares, diseño estructural

     Enrique Alcalá, Angel Martin, Javier García de Jalón, Luis Castejón, Hugo Malón, Pablo Luque, Daniel Alvarez


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