Common Patterns for BPM Exception Handling

Existen tres posibilidades, consideradas en la Figura 2-4, para el conjunto chasis- carrocería, el primero es el concepto clásico de chasis tubular y carrocería en fibra de vidrio o fibra de carbono, el segundo concepto es el de chasis semimonocoque y el tercero de un chasis monocoque, estos últimos tienen la ventaja de ser muy livianos, pero los materiales y procesos necesarios para desarrollar este tipo de concepto no están disponibles en nuestro país.

Figura 2-4: Árbol de clasificación de concepto soporte estructural [Autor].

2.4.2 Amortiguación y suspensión

La Figura 2-5 muestra las opciones disponibles para la selección del sistema de suspensión: la suspensión MacPherson que se compone de un brazo oscilante bajo el centro de gravedad de la rueda, un montante de suspensión y una varilla guía. La suspensión de paralelogramo deformable, en el que la unión entre la rueda y la carrocería se hace mediante elementos transversales colocados en diferentes planos. Las suspensiones de eje rígido o semirrígido en donde las ruedas se encuentran unidas por un eje rígido con o sin articulación y las suspensiones activas que requieren de actuadores eléctricos.

Las suspensiones rígidas y activas no serán tenidas en cuenta como posibilidades de diseño, las primeras debido a que su aplicación principalmente es en vehículos de carga y también por su elevada masa no suspendida y las activas tienen componentes eléctricos (bombas) y electrónicos (computador de control y sensores) que consumirían una energía que de otra forma seria empleada en la locomoción además de su alto costo.

Figura 2-5: Árbol de clasificación de concepto de amortiguación y estabilidad [Autor].

Soporte estructural Tubular Monocoque Semi-monocoque Amortiguación y suspensión Macpherson Paralelogramos deformables Suspensiones activas Suspensión eje rígido Hidráulicas Neumática

2.4.3 Dirección

Entre las opciones disponibles para el sistema de dirección ilustradas en la Figura 2-6 tenemos los sistema de engranajes los cuales están compuesto por el volante, la columna de dirección, el mecanismo de dirección que puede ser por piñón-cremallera, tornillo sinfín-rodillo, tornillo sinfín-tuerca, etc. y las barras de dirección. Los sistemas de dirección asistidos que utilizan motores eléctricos y/o circuitos hidráulicos o neumáticos para asistir al conductor disminuyendo la fuerza que este debe ejercer sobre el volante cuando gira el vehículo. Finalmente la dirección steering by wire, que es un sistema de dirección electrónico que elimina las conexiones mecánicas entre el volante y el mecanismo de dirección.

Figura 2-6: Árbol de clasificación de concepto dirección [Autor].

De los sistemas de dirección presentados se decide implementar el sistema de dirección por engranaje piñón-cremallera debido a las ventajas que presenta. El sistema de dirección en las ruedas trasera presenta unas características dinámicas que lo descalifican como opción, mientras que los sistemas de dirección asistida además de su costo y complejidad requieren del gasto de la energía acumulada en las baterías para su operación en vez de utilizarse para la locomoción. Este último inconveniente también lo presenta el sistema steering by wire.

Dirección _{Steering by wire}

Asistida Engranajes

Piñón Cremallera

Tornillo sin fin-rodillo

Tornillo sin fin-tuerca

Bola recirculante

Neumatica

2.4.4 Frenado

La Figura 2-7 presenta las principales clases de sistemas de frenos que se consideraron para el diseño del vehículo, entre estas se encuentran los frenos dinámicos, que pueden ser regenerativos o reostáticos, y se caracterizan por recuperar parte de la energía cinética empleada para mover el vehículo almacenándola de vuelta en el banco de baterías o transformándola en calor que puede ser aprovechado por ejemplo en la calefacción. La otra posibilidad considerada son los frenos convencionales, que pueden ser frenos de tambor o frenos de disco, estos, básicamente funcionan mediante la fricción entre una pieza metálica que gira solidariamente con la rueda y un juego de pinzas o zapatas.

Finalmente debe considerarse un sistema de frenos mixto, combinando un sistema de frenado dinámico con un sistema convencional, debido a que los frenos dinámicos por si solos no pueden retener el vehículo una vez este se ha detenido y los frenos convencionales disipan la energía en forma de calor y ruido en vez de recuperarla.

Figura 2-7: Árbol de clasificación de concepto de frenado [Autor].

Frenado Dinámicos Frenos mixtos Convencionales Disco-regenerativos Tambor-reostaticos Disco Tambor Regenerativos Reostaticos Tambor-regenerativos Disco-reostaticos

2.4.5 Almacenamiento de energía

La Figura 2-8 muestra las opciones para conformar el banco de baterías del vehículo. Se considera un banco de baterías de plomo-ácido que son relativamente económicas y de fácil obtención, otra opción es un banco de baterías de Ion-litio ó níquel hidróxido que se caracterizan por una gran densidad de energía; y finalmente, puede considerarse un banco de baterías hibrido compuesto de una combinación de baterías de alta densidad de carga y alta densidad de potencia.

Figura 2-8: Árbol de clasificación de concepto almacenamiento de energía [Autor].

2.4.6 Conversión de energía

La Figura 2-9 muestra las diferentes posibilidades de elección para el motor. Se tomaron en consideración los motores de corriente directa con y sin escobillas, también se evaluaron los motores eléctricos AC monofásicos y trifásicos. Se decide utilizar el motor DC sin escobillas, por su peso, eficiencia y mínimo mantenimiento.