Diseño, simulación y construcción de un parachoques mediante un material compuesto de resina epóxica y refuerzo de fibras orgánicas de cabuya

Abstract

El presente proyecto titulado “Diseño, simulación y construcción de un parachoques mediante un material compuesto de resina epóxica y refuerzo de fibras orgánicas de cabuya” comprende un estudio teórico respecto a materiales compuestos; proponiendo una alternativa con un prototipo de parachoques simulado y la fabricación de este para determinar la factibilidad de fabricar autopartes con materiales amigables con el medio ambiente. Inicialmente, se realizó una investigación exploratoria de materiales compuestos con matriz de resina epóxica y refuerzo de fibra de cabuya en donde se determinó la fracción volumétrica y orientación de las fibras que presentan mejores propiedades mecánicas; se estableció como idóneo el material compuesto por matriz de resina epóxica (75%) y refuerzo de fibra de cabuya (25%), además 3 capas de fibra orientadas a 90°-0°-90° ya que presenta alta resistencia a tracción, flexión e impacto obteniendo 52,25 MPa, 118,81 MPa y 1,53 J respectivamente. El modelado se hizo en un software CAD, se realizaron dos modelos, el primero corresponde a la geometría original del vehículo y el segundo modelo presenta un prototipo de parachoques frontal que posee variaciones en su forma pensadas en mejorar la aerodinámica del vehículo; para posteriormente determinar el modelo idóneo para la fabricación. A través de análisis CFD realizado en el software ANSYS, el cual consistió en evaluar el comportamiento de los dos modelos en un túnel de viento a tres diferentes velocidades 120 Km/h, 150 km/h y 180 km/h, se identificó que el prototipo reduce el coeficiente de arrastre en promedio un 11,7%, la fuerza de arrastre y la presión en la cara frontal en promedio un 9,25% respecto al modelo original volviendo el vehículo más aerodinámico. Posteriormente se fabricó el prototipo de parachoques mediante estratificación manual según la fracción volumétrica y orientación de las fibras establecidas anteriormente. Para determinar su factibilidad, se ejecutó un análisis de costos donde se identificó que el costo del prototipo triplica al costo del parachoques comercial.