INFORME DEL ATENUADOR DE IMPACTO DEL FORMULA ECO EQUIPO EASS Un atenuador de impacto, que también se conoce como un amortiguador de choque o accidente atenuador, es un dispositivo que se utiliza para reducir los daños causados a las estructuras, vehículos, y los automovilistas resultantes a partir de una colisión de un vehículo de motor. Atenuadores están diseñados para absorber cinética del vehículo energía en la forma de una deformación uniforme. Si la deformación es desigual, a continuación, el automovilista podría sufrir lesiones al experimentar picos de G. Atenuadores de impacto son muy comunes en la industria del automóvil y pueden ser en gran medida dependiendo de la aplicación. Formula ECO regla 11.4 es la guía de pruebas para este experimento y afirma: "el equipo tiene que presentar los datos de prueba para demostrar que su atenuador de impactos, cuando montado en la parte delantera de un vehículo con una masa total de 600 kg (1322 libras) y ejecutar en un sólido, barrera de impacto no deformable con una velocidad de impacto de 16 m / s (52.49 pies / seg), daría un promedio de desaceleración del vehículo que no exceda de 25 g. Dejar caer un peso desde una altura calculada es una manera fácil y eficaz para probar un atenuador. Una explicación clara del método de ensayo y los cálculos de apoyo deben justificar que el atenuador se reunirá los requisitos de diseño. Se sugiere que una gran escala muestra atenuador se utiliza, ya que hay muchos factores en el proceso de escalamiento. El propósito de recopilar y analizar los datos para los diferentes materiales atenuadores de impacto es encontrar un material adecuado que cumpla con las normas y requisitos de aplicación. La dinámica las pruebas se completaron al dejar caer un objeto de masa conocida desde una altura conocida sobre el atenuador de impacto, mientras que la medición de la deformación de la muestra a gran escala. Una vez que los datos estaban recoge, se realizaron los cálculos para comprobar si los materiales cumplen con los requisitos de la regla. METODO 1. Análisis matemático Para determinar qué tan alto para caer la masa que le permita alcanzar la velocidad adecuada en el impacto, se utilizó principio de conservación de la energía. Usando el potencial y cinética
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INFORME DEL ATENUADOR DE IMPACTO DEL FORMULA ECO EQUIPO EASS
Un atenuador de impacto, que también se conoce como un amortiguador de choque o accidente atenuador, es un dispositivo que se utiliza para reducir los daños causados a las estructuras, vehículos, y los automovilistas resultantes a partir de una colisión de un vehículo de motor. Atenuadores están diseñados para absorber cinética del vehículo energía en la forma de una deformación uniforme. Si la deformación es desigual, a continuación, el automovilista podría sufrir lesiones al experimentar picos de G. Atenuadores de impacto son muy comunes en la industria del automóvil y pueden ser en gran medida dependiendo de la aplicación. Formula ECO regla 11.4 es la guía de pruebas para este experimento y afirma: "el equipo tiene que presentar los datos de prueba para demostrar que su atenuador de impactos, cuando montado en la parte delantera de un vehículo con una masa total de 600 kg (1322 libras) y ejecutar en un sólido, barrera de impacto no deformable con una velocidad de impacto de 16 m / s (52.49 pies / seg), daría un promedio de desaceleración del vehículo que no exceda de 25 g. Dejar caer un peso desde una altura calculada es una manera fácil y eficaz para probar un atenuador. Una explicación clara del método de ensayo y los cálculos de apoyo deben justificar que el atenuador se reunirá los requisitos de diseño. Se sugiere que una gran escala muestra atenuador se utiliza, ya que hay muchos factores en el proceso de escalamiento. El propósito de recopilar y analizar los datos para los diferentes materiales atenuadores de impacto es encontrar un material adecuado que cumpla con las normas y requisitos de aplicación. La dinámica las pruebas se completaron al dejar caer un objeto de masa conocida desde una altura conocida sobre el atenuador de impacto, mientras que la medición de la deformación de la muestra a gran escala. Una vez que los datos estaban recoge, se realizaron los cálculos para comprobar si los materiales cumplen con los requisitos de la regla.
METODO
1. Análisis matemático
Para determinar qué tan alto para caer la masa que le permita alcanzar la velocidad adecuada en el impacto, se utilizó principio de conservación de la energía. Usando el potencial y cinética ecuación de la energía, la conservación de la energía se presenta en la ecuación (1).
12mv0
2+mgh0=12mv f
2+mgh f (1)
Dónde:
m=masav0=velocidad inicialg=gravedadh0=altura inicialv f=velocidad finalh f=altura final
Definición de la posición final, cuando la masa afecta el atenuador, el lado derecho dela ecuación se puede reducir al afirmar la altura final es igual a cero. El lado izquierdo de la ecuación se reduce mediante el reconocimiento de que la masa tiene una velocidad inicial de cero. La masa en la ecuación es la misma para cada término por lo que se divide a ambos lados de la ecuación (1). Entonces ecuación (1) se reduce a la ecuación presentada en la ecuación (2). Resolviendo la ecuación (2) altura inicial d2 la ecuación (3).
12mv0
2+mgh0=12mv f
2+mgh f (1)
mgh0=12mv f
2(2)
h0=12 gv f2(3)
h0=1
2∗9.81 ms2
∗(16ms)2
h0=¿13,05248
De acuerdo a lo anterior la altura o distancia entre la punta del chasis y el elemento que caerá en caída libre debe ser de 13,05248 metros, esto con la finalidad que alcance una velocidad final al momento del impacto con la punta de 16m /s2, parámetro establecido por el reglamento de la competición.
Calculo del tiempo:
Vy (t )=Vo−¿Vy (t )=−¿
16ms=−9.81m
s2t
t=1.63154 s
Energía cinética
K e=12∗M∗(V impacto)
2
K e=12∗500kg∗(26m
s)2
K e=64000 J
Por la conservación de energía, la energía cinética es igual a la energía potencial
K e=Pe
Impulso y fuerza
Im=M (V impacto−V final)
Im=500kg (26ms−0)
Im=13000N
F=Imt
F= 13000N1.63154 s
F=7967.9321N
2. Diseño
Según con el planteamiento matemático se realiza el diseño de la plataforma por medio del software SolidWorks, mediante el mismo programa se diseña la punta del formula teniendo en cuenta el reglamento del Formula Sena ECO.
Inicialmente se realiza el diseño de la plataforma
Andamios para entrenamiento en alturas
Por problemas con los instructores de alturas y unas normas que rige para estos andamios no se pudo instalar la plataforma en este sitio en lo cual nos llevó la instalarla en la estructura de la nave 4 que está en proceso de construcción, lo cual se nos facilitó el montaje
Según las normas de la formula ECO se diseñó una estructura externa que cumpla con dichas normas.
3. Construcción
Plataforma de atenuador de impacto
Se inició la construcción de la plataforma, con la colaboración de 3 áreas de industria
En el proceso de construcción fue realizado por aprendices Sena, se utilizaron el proceso de oxicorte, soldadura SWAG.
La construcción fue supervisada, y con la ayuda de los planos de construcción
Punta de protección del vehículo
Esta fue construida en láminas de aluminio y soldada con el proceso TIG
Materiales usados en las probetas para el atenuador de impacto
Probeta 1
La estructura superior hecha en aluminio calibre de 1,5 mm
Peso=2.45kg
La estructura interna está hecha en láminas de aluminio con perforaciones circulares calibre 1,5 mm, y recubierta por poliuretano de baja densidad.
Peso=5.1kg
Pesototal=7.55kg
Probeta 2
La estructura superior hecha en aluminio calibre de 1,5 mm
Peso=2.45kg
La estructura interna está hecha de polietileno de alta densidad expandido
Peso=0.95kg
Pesototal=3.4kg
Probeta 3
La estructura superior hecha en aluminio calibre de 1,5 mm
Peso=2.45kg
La estructura interna está hecha de polietileno de baja densidad
Peso=0.75kg
Pesototal=3.2kg
Probeta 4
La estructura superior hecha en aluminio calibre de 1,5 mm
Peso=2.45kg
La estructura interna está hecha de cartón láminas puestas en forma vertical
Peso=3.95kg
Pesototal=5.85kg
Probeta 5
La estructura superior hecha en aluminio calibre de 1,5 mm
Peso=2.45kg
La estructura interna está hecha de poliuretano
Peso=1.1kg
Pesototal=3.55kg
Probeta 6
La estructura superior hecha en aluminio calibre de 1,5 mm
Peso=2.45kg
La estructura interna está hecha de cartón, poliuretano y polietileno de baja densidad
Peso=2.75kg
Pesototal=5.2kg
Desarrollo
Para encontrar la desaceleración de la masa, los datos fueron tomados por una cámara en la cual captura de imágenes de alta velocidad. Esta cámara nos permite ver la deformación, el tiempo y la velocidad de la masa al momento del impacto.
La estructura está modelada para tener en menos 13 metros entre la parte inferior de la masa que cae y la parte superior del atenuador de impacto por lo que la masa va a alcanzar la velocidad adecuada al momento del impacto. La masa es un cajón de acero lleno de pesas, cajas de cambio de tracto camión que se insertan en los lados del cajón. En el suelo consta de 4 laminas de de aluminio calibre de 4 mm reforzada con un suelo muy bien compacto y a su vez la punta está fijada a esta plataforma, para recibir el impacto. El cajón se elevado por medio de una diferencial con una capacidad de 4 toneladas, al llevar a su altura máxima y a su vez está asegurada con unos cortavientos (Guayas).
4. Análisis de los resultados
De esta manera nos daremos cuenta de cuanto es el desplazamiento con respecto al tiempo
Lineas de color negro es cada 5 cmLineas rojas cada 1 cmLineas verdes 0.5 cmSe pueden colocar mas lineas las necesarias para una mayor precision
Probeta 1
Probeta 2
Probeta 3
Probeta 4
Probeta 5
Probeta 6
5. Análisis de los resultados
De acuerdo con las imágenes suministradas por la cámara de alta velocidad, se pudo observar la deformación con respecto al tiempo en segundos, se realizó unas tablas en Excel para determinar la desaceleración con respecto al desplazamiento.
Probeta 1
En los datos solo tomamos hasta que la velocidad es 0 ya que ese es el punto más alto en la desaceleración de atenuador de impacto.
Tabla
t (s) x (cm) x (m) Longitud (m) Vi (m/s) Vf (m/s) a (m/^2) aG F (N)
Todas las probetas están dentro de los rangos de menos de 25 G y superan la prueba en desaceleración, pero la probeta 1 al no deformarse hasta un 20% de su volumen inicial no es tomada en cuenta como posible solución por nuestro equipo además que es la probeta más pesada, la probeta que utilizaremos es la # 02 construida poli estireno expandido de alta densidad ya que este obtuvo una buena absorción de los impactos y es la probeta de menor peso.