Diseño, Simulación y Fabricación del Chasis de un Vehículo de Tracción Eléctrica Monoplaza para Competencia

Abstract

En este trabajo se desarrolló el diseño, simulación y fabricación del chasis de un vehículo prototipo eléctrico monoplaza destinado a competencias de eficiencia energética, bajo criterios de resistencia estructural, ergonomía, ligereza y normativa técnica. Este proyecto surge como respuesta a la necesidad de crear estructuras livianas, seguras y funcionales que promuevan el uso de tecnologías sostenibles y la participación en eventos académicos como la Shell Eco-Marathon [SEM] y la Competencia Nacional de Vehículos de Tracción Eléctrica [CNVTE]. La metodología de diseño consistió en tres fases principales: diseño conceptual, preliminar y detallado. En estas etapas se consideraron factores antropométricos y ergonómicos del piloto, la distribución de masas, la accesibilidad a los componentes y los requerimientos técnicos establecidos por las competencias. La selección del material se realizó aplicando los métodos: tradicional, gráfico (Diagrama de Ashby) y asistido por base de datos, estableciendo que la aleación de aluminio 6061 – T6 era la opción más adecuada por su alta relación resistencia-peso, buena soldabilidad, resistencia a la corrosión y costo moderado. El análisis estructural se llevó a cabo mediante simulaciones estáticas en SolidWorks 2023, aplicando el criterio de falla de Von Mises, cuyos resultados mostraron un factor de seguridad mínimo de 2,6, evidenciando que los esfuerzos y desplazamientos permanecen dentro del rango elástico del material, sin indicios de deformación plástica, excepto en el caso del impacto frontal. En esta condición, el concentrador de esfuerzos no compromete la integridad del chasis, al presentar una deformación plástica inferior a la deformación de fractura. Posteriormente, se fabricó el chasis con base en los planos elaborados bajo normas ISO, implementando el proceso de soldadura TIG, cuya inspección visual, conforme a la norma ISO 10042:2018, confirmó la calidad y continuidad superficial de las uniones. El producto final fue evaluado a partir de pruebas experimentales desarrolladas en el marco de las competencias (la SEM y la CNVTE), superando con éxito los ensayos de seguridad y desempeño estructural. Los resultados obtenidos validan la precisión de las simulaciones y confirman la viabilidad del diseño. En conclusión, este trabajo proporciona una metodología integral para el diseño y fabricación de chasis ligeros para vehículos eléctricos de competencia, contribuyendo al fortalecimiento de la ingeniería aplicada y la transición hacia la movilidad sostenible.