Diseño del sistema de refrigeración líquida del vehículo de competición de Fórmula Student

Abstract

Este TFG tiene como objetivo diseñar, estudiar y fabricar un sistema de refrigeración para un vehículo de competición Formula Student. El sistema de refrigeración es una parte fundamental en el monoplaza, ya que proporciona un incremento de la vida útil de los componentes electrónicos y mecánicos; y además como se trata de un vehículo de competición cobra más importancia, debido a que puede proporcionar un mejor rendimiento y una mayor potencia al motor. Este trabajo se basa en el diseño del sistema de refrigeración de un vehículo eléctrico en base a una normativa dada centrada en la seguridad del piloto y a las especificaciones de los componentes a refrigerar encargados de generar la potencia al monoplaza. En el presente documento se dimensiona, en primer lugar el intercambiador de calor, pieza fundamental en el sistema. En función de la potencia desarrollada por el motor, se obtiene un área mínima de intercambio por medio de las ecuaciones de transferencia de calor y utilizando el método DTLM. Adicionalmente, se consigue la simulación de la prueba dinámica más exigente de la competición, incluyendo datos como la velocidad del monoplaza o los factores de utilización de la bomba o los ventiladores. Se trasladan estos datos a Matlab para simular la temperatura a la que acabará el líquido refrigerante cuando se termine esa prueba, obteniendo además los puntos críticos de operación entre otros resultados influyentes. En cuanto a ensayos, se fabrica un banco de ensayo para simular la posición de cada elemento del sistema en el monoplaza, y se prueban las pérdidas de presión y las posibles fugas del sistema. Por último, se diseñan y fabrican las piezas adicionales del sistema, como por ejemplo los agarres de los ventiladores, el agarre del radiador y la tobera de salida.