DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE UN PROTECTOR DE CÁRTER PARA LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ

Abstract

La protección de los elementos mecánicos situados bajo el vehículo es fundamental para garantizar tanto su durabilidad como el correcto funcionamiento del motor. En este Trabajo de Fin de Grado, se analiza y optimiza el cubrecárter del Honda Civic 2020, buscando un material alternativo que aporte un equilibrio óptimo entre rendimiento estructural y coste. Para ello, se comenzó diseñando en AutoCAD un modelo 3D fiel al original, respetando dimensiones, nervaduras y puntos de sujeción críticos. Este modelo sirve como punto de partida para todas las simulaciones posteriores y asegura que los resultados reflejen con precisión el comportamiento real del componente. Posteriormente, el modelo fue importado a ANSYS, donde se realizaron simulaciones de impacto con distintas geometrías que representan las condiciones reales de operación. En la fase inicial, se evaluó el rendimiento de los materiales que se utilizan en la actualidad: Polipropileno y Al, 6061-T6. El Polipropileno presentó deformaciones significativas y una perforación debido al impacto de una de las geometrías, mientras que el Al, 6061-T6 mostró concentraciones de tensión y fallos en los anclajes. Estos hallazgos ayudaron a establecer los requisitos básicos para cualquier candidato alternativo: alta resistencia al impacto, suficiente rigidez, buena tenacidad y ligereza. Con estos criterios, se utilizó Granta EduPack para filtrar materiales con mejor respuesta mecánica que el Polipropileno, sin disparar el coste ni complicar el procesado. Tras aplicar filtros técnicos y económicos (coste máximo 1,5 veces el de Al, 6061-T6), el Al, 5754-H19 se erigió como opción óptima, reduciendo en un 20% los desplazamientos máximos respecto a Al, 6061-T6 y eliminando los fallos de anclaje. Su precio, aunque superior al del polímero, queda compensado por la mayor fiabilidad y vida útil. Además, se exploró de forma teórica un composite de matriz metálica (MMC): Al(AMC217 xa, T351)-17 %SiC(p), seleccionado mediante diagramas de Ashby por su elevada rigidez, tenacidad, resistencia a la corrosión y elevada capacidad de absorción de energía. Las simulaciones mostraron una ligera mejora en la distribución de deformaciones y la ventaja de prevenir la corrosión galvánica con otras piezas metálicas. Sin embargo, su coste extremadamente alto lo descarta para un vehículo utilitario, pues el beneficio estructural no justifica la inversión. 1 En conclusión, este trabajo ha demostrado la eficacia de combinar herramientas de diseño asistido por ordenador (CAD), simulación por elementos finitos (FEM) y bases de datos de materiales para tomar decisiones fundamentadas en el desarrollo de componentes industriales. El uso del Al, 5754-H19 ofrece el mejor equilibrio entre prestaciones, peso y coste para el cubrecárter del Honda Civic 2020, mientras que la exploración de materiales compuestos abre la puerta a futuras mejoras en aplicaciones de alto rendimiento.