Evaluación de la resistencia de cascos de motocicletas mediante método FEM y pruebas estandarizadas NTE INEN 2669:2013

Abstract

Este trabajo evalúa la resistencia estructural de cascos de motocicleta utilizando el Método de Elementos Finitos (FEM) y pruebas estandarizadas de acuerdo con la normativa NTE INEN 2669:2013. El estudio busca optimizar el proceso de homologación de cascos de gama baja en Ecuador, donde no existen laboratorios acreditados para realizar estas pruebas. Se comparan los requisitos de normativas internacionales como ECE 22.05 y FMVSS 218, y se propone un protocolo de pruebas basado en ensayos experimentales y simulaciones FEM. La metodología empleada involucra la construcción de dos equipos experimentales: uno para los ensayos de rigidez longitudinal y transversal y otro para la absorción de impacto, ambos diseñados para someter a los cascos a condiciones normadas. El equipo de rigidez mide las deformaciones bajo cargas crecientes de hasta 630 N, mientras que el equipo de absorción utiliza impactadores semiesféricos y planos para evaluar la capacidad de los cascos de disipar la energía en impactos de velocidades de 7 m/s y 5.5 m/s. En la simulación, el modelo del casco fue generado a partir de un escaneo 3D que luego se simplificó en SolidWorks y se exportó al software de simulación LS-DYNA. Las propiedades mecánicas de los materiales, como la carcasa de fibra de vidrio y la espuma protectora de EPS, se asignan siguiendo modelos de plasticidad lineal y deformación volumétrica. Los ensayos virtuales incluyen simulaciones de rigidez y absorción de impacto con velocidades y cargas que replican las condiciones experimentales. El análisis de los resultados incluyó la evaluación de las tensiones de Von Mises, la energía de Hourglass, y las deformaciones, con el fin de validar la resistencia estructural del casco bajo diferentes tipos de impacto. El análisis comparativo entre los ensayos físicos y las simulaciones mostró que, aunque existen discrepancias en los valores absolutos, las tendencias generales en términos de deformación y absorción de energía son consistentes. Esto valida el uso del FEM como una herramienta preliminar para la evaluación de cascos, aunque se recomienda realizar ajustes en las propiedades de los materiales para mejorar la proporción entre las simulaciones y los resultados experimentales.