con materiales compuestos
Para el tipo de esfuerzo a los que se va a verse sometido la llanta de bicicleta que se diseña, se necesita que cumpla las siguientes características, que nos ayudaran a centrar la búsqueda de los materiales de fabricación.
La fibra de carbono (FC) que se desarrolló
inicialmente para la industria espacial está compuesta por muchos hilos de
carbono en forma de hebra. Existen muchas clases de FC con propiedades
diversas, adaptadas a muchas aplicaciones.
Las ruedas fabricadas en FC, se
caracterizan por tener un perfil muy aerodinámico y en vez de rayos poseen
“palos” en forma de gota de agua (borde de ataque y borde de fuga). Se utilizará un perfil de aluminio para darle una mayor consistencia a la llanta.
La
matriz utilizada será de tipo Epoxi, este tipo de matriz tiene una dureza que supera
a la de otras como las de poliéster y viniléster, por ello puede desempeñarse a
temperaturas muy altas, más de 180ºC, tiene buena adherencia a muchos
sustratos, baja concentración durante la polimerización y es especialmente
resistente a los ataques de la corrosión y agentes químicos.
Sobre una rueda
puede haber tres tipos de fuerzas: las verticales, que están ocasionadas por el
peso de la bicicleta y del ciclista, las laterales, y las rotacionales que
vienen del pedaleo y de la frenada. Estas fuerzas se trasladan del eje a la llanta
(o viceversa) por las palas.
Las fuerzas verticales
las aguantan las palas que están abajo. Las fuerzas laterales las aguantan
todas las palas.
Para poder analizar el comportamiento de la llanta bajo cargas en el
programa de elementos finitos ANSYS, se realizaron varios procesos de diseño en
CAD.
Para observar el comportamiento de la llanta a
distintas cargas mecánicas, se recurre a distintos ensayos, dos de estos
ensayos se obtienen a partir de la norma UNE-EN
1478
A continuación se muestra un ejemplo de la distribución de tensiones en cada una de las láminas de las que se compone la llanta de fibra de carbono.
Análisis de los resultados
Valoración Final
- Existen infinidad de llantas para bicicleta. En nuestro diseño tenemos un perfil de aluminio que pensamos que soportaría por sí mismo la carga aplicada, puesto que existen en el mercado perfiles muy similares.
- Con el laminado de fibra de carbono, permitimos disminuir el espesor del aluminio, con lo que su peso disminuirá considerablemente puesto que es el material que mas densidad presenta.
- Se ha conseguido un diseño innovador, creado por Julio Palmer y Santiago Peidro. Otro objetivo que se pretende conseguir es el funcionamiento de la llanta en relación a la aerodinámica, que también sería objeto de analizar.
- El problema que presentan las llantas en fibra de carbono con forma de pala que están en el mercado, presentan vulnerabilidad al viento lateral, por eso solo se utilizan en pruebas específicas. Con este diseño solucionamos el problema puesto que el diseño posee aperturas entre las palas y el perfil de aluminio, por donde se crean canales de aire.
No hay comentarios:
Publicar un comentario