Diseño mecánico y verificación empírica de un sistema de canalización aerodinámico que mejora la eficiencia energética en automoción

Abstract

[Resumo] O fluxo de aire nos automóbiles xera unha alta resistencia no avance dos vehículos e o obxectivo da presente invención é aproveitar a propia forza do aire para axudar a impulsar os vehículos e reducir así o consumo de combustible. Deseñouse un sistema de canalización aerodinámica, baseado nun deflector que recolle o aire que impacta o vehículo na parte dianteira, trasladándoo á parte traseira onde é expulsado, permitindo encher a zona de baleiro, xa que o aire canalizado alcanza presións máis altas que reposicionan, aumentando significativamente os valores das presións. Construíuse o sistema de canalización, que se incorporou a un modelo de coche e realizáronse probas empíricas comparativas nun túnel de vento construído tamén para tal fin, comprobando que se elimina o baleiro na zona traseira do vehículo e mesmo obter presións positivas, acadando un rendemento do 3,3% a unha velocidade de 76 km/h. Así mesmo, a optimización enerxética verifícase mediante simulacións computacionais de mecánica de fluídos. Ademais, a análise da viabilidade técnica, económica e social é positiva, o que permite concluír que o sistema deflector ideado mellora a aerodinámica dos vehículos e diminúe o consumo de combustible.

[Resumen] El flujo de aire en automoción genera elevada resistencia en el avance de los vehículos y el objetivo de la presente invención es aprovechar la fuerza del propio aire para ayudar a impulsar los vehículos y así disminuir el consumo de combustible. Se ha diseñado un sistema de canalización aerodinámico, basado en un deflector que recoge el aire que impacta contra el vehículo en la parte frontal, trasladándolo hasta la parte posterior donde es expulsado, permitiendo rellenar la zona de vacío, debido a que el aire canalizado alcanza presiones superiores que se recolocan aumentando significativamente los valores de las presiones. Se ha construido el sistema de canalización, el cual se ha incorporado a una maqueta de coche y se han realizado ensayos empíricos comparativos en un túnel de viento también construido para tal fin, verificándose que en la zona posterior del vehículo se consigue eliminar el vacío e incluso obtener presiones positivas, lográndose un rendimiento del 3,3 % a una velocidad de circulación de 76 km/h. Asimismo, se verifica la optimización energética mediante simulaciones de mecánica de fluidos computacional. Además, el análisis de viabilidad técnica, económica y social es positivo, permitiendo concluir que el sistema deflector ideado mejora la aerodinámica de los vehículos y disminuye el consumo de combustible.

[Abstract] The airflow in automobiles generates high resistance in the advance of vehicles and the objective of the present invention is to take advantage of the force of the air itself to help propel the vehicles and thus reduce fuel consumption. An aerodynamic channelling system has been designed, based on a deflector that collects the air that impacts the vehicle at the front, transferring it to the rear where it is expelled, allowing the vacuum area to be filled, since the channelled air reaches higher pressures that are repositioned, significantly increasing the values of the pressures. The channelling system has been built, which has been incorporated into a car model and comparative empirical tests have been carried out in a wind tunnel also built for this purpose, verifying that the vacuum is eliminated in the rear area of the vehicle and even obtain positive pressures, achieving a performance of 3.3% at a speed of 76 km/h. Likewise, energy optimization is verified through computational fluid mechanics simulations. In addition, the analysis of technical, economic and social feasibility is positive, allowing us to conclude that the deflector system devised improves the aerodynamics of the vehicles and decreases fuel consumption.