Informe de Trabajo Entrega 1

Proyecto Aplicado Mecánica de Fluidos

Bicicleta Aerodinámica


Grupo Nº:3
Nombre 1:Juan José Besa
Nombre 2:Clemente Ochagavia

Nombre 3:Juan Pablo Gonzalez
Nombre 4:Ignacio Camus

Principales Resultados del Proyecto

En esta parte, al no estar finalizado el proyecto solamente hemos podido saber cómo actúa una bicicleta inmersa en un fluido y que fuerzas influyen sobre esta, pudiendo calcularlas y viendo qué efectos tienen estas sobre ella.

Competencias y Habilidades Desarrolladas

A raíz de todo lo hecho, hemos aprendido varias cosas. En primer lugar el trabajo en equipo a sido fundamental, ya que al estar todos los puntos relacionados entre sí es fundamental la comunicación entre todos y ver que no se estén repitiendo los conceptos y discutir acerca de las cosas que no coinciden en nuestros informes, es decir, complementarnos. En este punto a sido bastante importante internet ya que nos facilita la entrega de información entre nosotros mismos. Por otro lado, los conocimientos del curso han sido fundamentales en la manera de pensar de cómo se comportan los fluidos, ya que veníamos con una idea inicial de pensar el fluido como partículas y no como un todo. Otra fuente que nos ha ayudado mucho para el desarrollo de esta primera etapa es el libro guía del curso, ya que nos ha servido para entender mejor algunos de los conceptos tratados.
El conocimiento fundamental que hemos tenido que poner en práctica es el de la ecuación de bernoulli, ya que hemos podido entender el porqué se generan las presiones sobre los cuerpos cuando hay una velocidad relativa entre el cuerpo y el fluido mismo, ya que al ser una ecuación de energía, esta es constante, por lo que si aumentamos la presión disminuye la velocidad y viceversa. También el hecho de que se generan capas de fluido alrededor del cuerpo (capa límite) y que las velocidades van variando en esta capa, llegando a velocidad cero pegado al cuerpo, de manera de que podemos entonces calcular la presión en ese punto.

1.0 DEFINICIÓN DEL PROYECTO Y PROCESO DE DISEÑO

El proyecto consiste en mejorar la aerodinámica del móvil mediante un dispositivo removible. Para generar un diseño aerodinámico se debe comenzar con estudiar la aerodinámica del diseño actual y encontrar las falencias y fallas que presenta esta, para esto hemos investigado los efectos que afectan el movimiento de una bicicleta y así poder crear un aparato que minimice o intente minimizar las fuerzas que impiden el movimiento.
A partir de esta base de conocimiento podemos comenzar con una lluvia de ideas o ‘brainstorming’ para poder visualizar las posibles soluciones a este problema. Ya teniendo varias ideas se continúa con evaluar la factibilidad de cada una de estas para crear un prototipo único. Es importante que la idea propuesta cumpla con las condiciones de material y dimensiones que exige el trabajo.
Por último se finaliza el proyecto con un informe completo de lo que ha sido el trabajo y la construcción del prototipo propuesto a partir de un plumavit de medidas 1*0.5*0.3 (metros).

2.0 IDENTIFICACIÓN DE METAS Y DIFICULTADES

Podemos identificar claramente cuales son las metas de este proyecto;
Encontramos primero la de buscar la mejor implementación de un plumavit con los tamaños ya acordados, para usarlo de accesorio en una bicicleta. Y segundo el hacer que la bicicleta con este plumavit moldeado tenga una forma más aerodinámica que la que tiene actualmente. Frente a estas metas encontramos las siguientes dificultades ordenadas por nivel de complejidad:
1) Poder lograr una forma del plumavit que haga más aerodinámica la bicicleta de forma empírica.
2) El cómo moldear el plumavit resulta una dificultad bastante significativa ya que los plumavit son muy frágiles.
3) El cómo hacer que este artefacto de plumavit se ‘encaje’ a la bicicleta.

3.0 ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL GRUPO DE TRABAJO

Para llevar a cabo esta entrega de la primera parte del proyecto, tomamos la siguiente estrategia: Nos dividimos el trabajo en 4 partes, las cuales serán desarrolladas cada una por un integrante del grupo. Estas cuatro partes están especificadas en la ‘Definición del Encargo’, documento que está publicado en la página de internet del curso. Luego, al ser similares la primera y la cuarta entre ellas y la segunda y tercera entre ellas, nos reunimos en una primera instancia entre estos dos grupos separadamente de manera de asegurarnos de que no estuviésemos siendo contradictorios. Luego al tener las partes listas, nos reunimos entre todos para poder, en conjunto, realizar este documento, el power point, armar el blog y revisar las partes de cada uno para que de esta manera de poder hacer las últimas modificaciones a estas mismas.


4.0 ELABORACIÓN DE SOLUCIONES

Tomando en cuenta los factores que influyen en contra del movimiento de una bicicleta hemos ideado varias formas de moldear este plumavit ya mencionado cosa de disminuir estos factores. Especificando un poco las cosas, nuestro objetivo principal es disminuir la fuerza de arrastre que actúa sobre la bicicleta, cosa de que esta se desplace con mayor facilidad. Las alternativas las explicaremos a continuación:

Alternativa 1: La aplicación de una cubierta frontal de forma semiesférica que impida el choque directo del aire con el ciclista, es decir, una especie de cúpula en la parte frontal que haga que el aire escurra más fácilmente. Como el área de contacto va a tener otra forma la fuerza de arrastre va a ser menor, luego cumple con el objetivo. Esta alternativa puede ser considerada viable pero existe un pequeño problema que puede traernos problemas, moldear el plumavit de manera que quede como una cúpula.

Alternativa 2: Una recubierta de los rayos en ambas ruedas de manera que no escurra aire por la rueda. Esto va a disminuir la fuerza de arrastre pero no muy significativamente, por eso consideramos que esta alternativa puede ser viable pero poco efectiva. Además consideramos que el moldear el plumavit para dejarlo de esa forma no requiera mayor trabajo pero hay un gran desperdicio de este.

Alternativa 3: Una especia de bote en la parte inferior de la bicicleta de manera de que el aire escurra de manera fácil sin chocar directamente con las piernas del ciclista. No creemos que esta alternativa sea muy viable ya que aparte de que su construcción requiera mucho trabajo no sabemos si el plumavit va a alcanzar a recubrir toda la parte inferior de manera que el ciclista pueda pedalear sin problemas.

Alternativa 4: Por delante es igual a la alternativa 1 pero se la agrega un dispositivo que sale del asiento y tiene una forma parecida al artículo delantero solo que de forma más alargada, simulando la parte superior de una gota que cae en caída libre. Creemos que esta idea es viable pero tenemos que estudiar bien todavía los factores que pueden impedir su realización, es decir, la fuerza de arrastre que podría generar este artefacto posterior.

5.0 ALTERNATIVA SELECCIONADA Y PLAN DE TRABAJO

En primera parte al analizar las posibles soluciones vemos que la alternativa 2 la podríamos descartar, ya que no nos beneficia tanto en el tema de disminuir el arrastre, pero es una muy buena medida por lo que si sobra plumavit es una muy buena opción para no desperdiciarlo. La tercera alternativa tampoco nos parece muy viable ya que al estar en las piernas del ciclista se dificulta mucho todo lo que es pedalear o buscar apoyo ante cualquier emergencia, ya que estaría el plumavit debajo de las piernas.
Por último, creemos que la alternativa 1 es bastante buena pero solo si se complementa con un artefacto que haga que la salida del aire por detrás del ciclista sea menos brusca, lo que se traduce en que menos arrastre. Esto es lo que es nuestra alternativa 4. Entonces creemos que la alternativa número cuatro es la que vamos a seleccionar pero todavía no hay nada seguro. En este dibujo se muestra mas específicamente cual es nuestra idea:

La idea es que este artefacto se produzca con la plumavit que nos den y lo único que tendríamos que comprar es los agarres que creemos que alambre sería una buena alternativa, resistente y barato. Creemos que con el plumavit de 1*0.5*0.3 será suficiente para nuestros requerimientos.
Nosotros creemos que esto disminuirá bastante el coeficiente de resistencia que tiene el sistema bicicleta-ciclista. Por el momento, un ciclista normal, que sabe relativamente bien andar en bicicleta tiene un coeficiente de 0.9, por lo que nosotros pensamos que con esto, dicho coeficiente podría llegar a bajar a 0.60 que es lo mismo que tiene un ciclista de competición, por lo que podríamos andar bastante bien en contra de ellos. Claramente el diseño del artefacto estará en base a una persona que vaya sentada y erguida, ya que también podríamos diseñar un artefacto para los ciclistas profesionales que se diseñe en base a que van recogidos en cima de la bicicleta, cosa de tener menos arrastre.
La construcción de este artefacto tendrá lugar en la casa de uno de los integrantes con la bicicleta del mismo. Esto esperamos que sea a lo más dentro de dos semanas para poder programarnos y sortear alguna dificultad que podamos tener más adelante.
Los costos para este proyecto los estimamos alrededor de 2000 pesos para todo el trabajo, ya que lo único que necesitaríamos es algunos metros de alambre, que de repente puedan ser obtenidos de algunas de nuestras casas.