ESTUDIO DE VIABILIDAD EN LA PARTICIPACIÓN EN LA FORMULA SAE ELÉCTRICA EN UNA ESCUELA TÉCNICA DE INGENIERÍA

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1 ESTUDIO DE VIABILIDAD EN LA PARTICIPACIÓN EN LA FORMULA SAE ELÉCTRICA EN UNA ESCUELA TÉCNICA DE INGENIERÍA Autor: Mas Debón, Ricardo. Director: Norverto Moríñigo, Juan. Entidad Colaboradora: ICAI Universidad Pontificia Comillas RESUMEN DEL PROYECTO El objetivo perseguido con este proyecto es el de analizar los requisitos organizativos, técnicos, económicos y de recursos humanos que debería cumplir una Escuela Técnica de Ingeniería para poder desarrollar, construir y ensayar un vehículo de carreras para participar en una categoría eléctrica de la Formula SAE y en particular en la Formula Student Electric celebrada en Alemania. No entendiéndose necesariamente por éxito, la victoria en la competición, sino simplemente conseguir un vehículo funcional y cumplir con las exigencias impuestas para participar en todas las pruebas de la competición. Y una vez hecho esto, estudiar si la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de ICAI cumple dichos requisitos y por tanto, está en condiciones de participar en esta competición. Este proyecto viene motivado por la aparición reciente de categorías eléctricas dentro de la Formula SAE y en particular, por la aparición de la Formula Student Electric dentro de la Formula Student Germany. La Fórmula SAE es una competición en la que equipos de universidades de todo el mundo, diseñan, construyen y ensayan un monoplaza de carreras para luego competir contra el resto de equipos en diversas pruebas, tanto estáticas como dinámicas. Entre las pruebas estáticas se encuentran la de presentación del proyecto empresarial, la de ingeniería de diseño y la de análisis de costes. Las dinámicas son, la prueba de aceleración, la de aceleración lateral, la del sprint y la de larga duración. Un motivo importante para realizar este proyecto es la búsqueda de prestigio y reconocimiento internacional para cualquier escuela que participe y en particular para ICAI. En esta competición participan muchas de las Universidades de Ingeniería más prestigiosas del mundo. En el caso de España participan: UPM Racing de la Universidad Politécnica de Madrid ETSEIB Motorsport y EcoRacing de la Universidad Politécnica de Cataluña Tecnun Motorsport de Universidad de Navarra Formula UEM de la Universidad Europea de Madrid FSBizkaia de la Universidad del País Vasco Por tanto, es lógico pensar que ICAI, también considerada como una de las mejores escuelas de ingeniería del país también debería participar en esta competición. Para detallar los requisitos anteriormente mencionados se ha realizado un estudio en profundidad de la Formula SAE en general y de las diferentes categorías en particular, a

2 través de sus normativas. Las normativas arrojan datos muy importantes, pero muchas veces de una manera demasiado específica como para el estudio que se ha realizado en este proyecto, por tanto, se han tenido en cuenta sobre todo los aspectos más generales detallados por las normativas. Se ha tenido en cuenta información ofrecida por personas con gran experiencia en esta competición. En particular, se ha podido contar con el asesoramiento de Miguel Ángel Álvarez, director del equipo UPM Racing, equipo de Formula SAE de la Universidad Politécnica de Madrid, así como visitar las instalaciones que tiene dicho equipo en el INSIA, donde desarrollan y construyen su vehículo. Además se ha dispuesto de algunos artículos publicados por directores de equipos en los cuales dan consejos a los futuros participantes desde sus dilatadas experiencias. Por otra parte se ha consultado información sobre soluciones técnicas y componentes elegidos, forma de construir y resultados obtenidos por otros equipos que compiten en esta Formula SAE Eléctrica. Con estas opiniones se ha podido establecer, por ejemplo, de una manera realista los recursos técnicos, económicos y humanos mínimos necesarios para una empresa de esta envergadura. En cuanto a las necesidades concretas que se han encontrado, las podemos dividir en los siguientes grupos: Necesidades técnicas La Universidad que desee participar deben disponer de medios técnicos para montar y fabricar algunas partes del coche. Esto incluye un gran número de herramientas y de las máquinas de fabricación básicas como son un torno y una fresadora. Necesidades organizativas y de localización Para desarrollar un proyecto de Formula SAE son necesarias unas instalaciones donde montar el taller, unos 20m2 como mínimo y algún lugar donde poder probar el coche. Necesidades económicas Como se verá más adelante en este resumen, para desarrollar y fabricar un vehículo de Formula SAE Eléctrico son necesarios entre y euros, los cuales deben ser cedidos por proveedores o en su lugar, mediante donaciones de piezas. Recursos humanos Para formar un equipo de Formula SAE son necesarios uno o varios profesores que empleen un tiempo al día y un número mayor de alumnos que realicen su proyecto final de carrera sobre un aspecto del coche o del equipo. Se ha establecido un mínimo de 3 profesores y entre 6 y 10 alumnos. Una vez detalladas estas necesidades se han analizado en detalle los medios que dispone la Escuela Técnica de Ingería de ICAI, obteniendo los siguientes resultados: Medios técnicos ICAI dispone de una gran cantidad de maquinaria y herramientas de alta calidad y con un nivel de disponibilidad muy alto debido al número contenido de alumnos por los que son utilizadas. Medios organizativos e instalaciones ICAI al no disponer de campus como tal, podría tener algún problema de espacio, pero debido a que el espacio necesario para albergar el taller no es demasiado y además puede compartir espacio con otros

3 laboratorios, no se cree que esto sea un problema. Para las pruebas del vehículo se podrían emplear alguno de los aparcamientos del campus que tiene la Universidad en Cantoblanco. Necesidades económicas Se ha establecido que ICAI puede disponer de los patrocinadores necesarios, sobre todo en empresas energéticas en las que tiene gran presencia como Endesa, Iberdrola o Abengoa. Recursos Humanos Con el nivel de apoyo de los alumnos a este proyecto de participar en la Formula SAE se tiene el convencimiento de que habrá gente suficiente para formar el equipo. A continuación se presentan algunos de los datos obtenidos tras la elaboración del presupuesto general de fabricación del vehículo y un gráfico con el reparto de los costes: Concepto Euros Total chasis 450 Sistema freno 1853,28 Suspensiones 1500 Dirección 362,07 Motor y baterías 8421 Neumáticos 738 TOTAL ,35 Neumaticos; 738 Total chasis; 450 Sistema freno; 1853,28 Motor y baterias; 8421 Dirección; 362,07 Suspensions; 1500 Este presupuesto es aproximado, por tanto únicamente es útil para ver el orden de magnitud y la distribución de costes dentro de cada parte del vehículo. Según lo que han contado algunos directores de equipos con experiencia, a la hora de la verdad, estos presupuestos crecen considerablemente debido a la necesidad de subcontratar la fabricación de ciertos elementos, a problemas técnicos, rediseño de elementos del vehículo, rotura de piezas o simplemente porque hubo cierta parte del coche que no se incluyó en el presupuesto. Por tanto, se puede concluir que un presupuesto realista estaría entre los y los euros, si bien es cierto que toda cantidad superior sería positiva y permitiría adoptar soluciones técnicas más innovadoras o de mayor calidad. Como conclusión, se ha establecido que la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de ICAI tiene los medios técnicos y organizativos necesarios para competir en la Formula SAE Eléctrica siempre y cuando cuente con el apoyo de la dirección de la escuela y consiga los patrocinadores necesarios, lo cual además se cree muy probable.

4 FEASIBILITY STUDY ON THE PARTICIPATION IN FORMULA SAE ELECTRIC IN A TECHNICAL SCHOOL OF ENGINEERING The aim of this project is to analyze the organizational, technical, economic and human requirements that a technical school of engineering should fulfill to develop, build and test a racing car to participate in the electric category of Formula SAE, particularly in Formula Student Electric held in Germany. Not necessarily understanding by success the victory in the competition, but simply to get a functional car and to meet the requirements to participate in all test of the competition. And once this is done, consider whether the Technical School of Engineering of ICAI meet these requirements and is therefore able to participate in the competition. This project is motivated by the recent emergence of electrical categories within Formula SAE particularly by the appearance of the Formula Student Electric within the Formula Student Germany. Formula SAE is a competition in which teams from universities around the world, design, build and test a racing car and then compete against other teams in various tests, both static and dynamic. Among the static tests are, the presentation of business project, the engineering design and cost analysis event. The dynamic ones are the test of acceleration, Skid Pad, Autocross and the Endurance event. An important reason for this project is the international recognition and prestige that any university involved can seek, and ICAI particularly. Most prestigious engineering universities in the world take part in this competition. From Spain: UPM Racing from the Polytechnic University of Madrid EcoRacing and ETSEIB Motorsport from Polytechnic University of Catalonia Motorsport Tecnun from University of Navarra Formula EMU from European University of Madrid FSBizkaia from University of Basque Country It is therefore logical that ICAI, also considered one of the best engineering schools in the country, should also participate in this competition. To detail the above requirements a thorough study through the regulation of Formula SAE and its categories, has been made. The regulations provide important data, but often in a way too specific for the study has been performed in this project, therefore, the broader aspects detailed in the regulations has been taken into account above all. Information given from people with great experience has been taken into account. In particular, the advice of Miguel Angel Alvarez, UPMRacing director, has been had. UPMRacing is the team from the Polytechnic University of Madrid and a visit to its facilities they have at INSIA, where they develop and build their vehicle, has been done. Some articles published by team managers in which give advice to future participants from their extensive

5 experience have been read. On the other hand, some information about technical solutions and chosen components from other FSAE Electric teams has been consulted. With these views, a realistic human, technical and financial needs for a project as this is, has been established. As for the specific needs that have been found, they can be divided into the following groups: Technical requirements University wishing to participate must have the technical means to assemble and manufacture some parts of the car. This includes a large number of tools and basic manufacturing machines such as a lathe and milling machines. Organizational needs and location To develop a Formula SAE project facilities are needed to mount the workshop, at least 20m2 and a place to test the car. Economic Needs As discussed later in this summary, to develop and manufacture a Formula SAE Electric Vehicle takes between 20,000 and 30,000 Euros, which should be assigned by suppliers or instead, through donations of parts. Human resources To form a Formula SAE team needed one or more teachers who employ a long day and a greater number of students who do their final thesis on an aspect of the car or the team. It has been established a minimum of 3 teachers and 6 to 10 students. Once these needs are detailed and analyzed, the means available in ICAI are the followings: Technical resources ICAI has a large amount of machinery and tools of high quality and a very high level of availability due to the small number of students. Organizational and facilities In ICAI s absence of campus, it might have a problem of space, but because the space needed to house the workshop is not too much and it can share space with other laboratories, it is believed that this will not be a problem. For testing the vehicle, any car parks that the University campus in Cantoblanco could be used. Financial needs - ICAI may have the necessary sponsors, primarily in energy companies in which it has great presence as Endesa, Iberdrola and Abengoa. Human Resources - With the level of support to this project that students have, there will be enough to form the team. Here are some of the data from the general budget: Concepto Euros Chasis total 450 Brake system 1853,28 Suspensions 1500 Direction 362,07 Motor and batteries 8421 Tyres 738 TOTAL ,35

6 The following chart costs distribution is shown: Tyres; 738 Chasis total; 450 Brake system; 1853,28 Suspensions; 1500 Motor and batteries; 8421 Steering; 362,07 This budget is approximate, so it is only useful to see the order of magnitude and the costs distribution within each part of the vehicle. From what some team leaders with experience have told, at the moment of truth, these budgets will grow considerably because of the need of outsource the manufacture of certain elements, because of technical problems, redesign of vehicle parts, broken parts or simply because there was some part of the car that was not included in the budget. Therefore, one can conclude that a realistic budget would be between 15,000 and 20,000 Euros, while it is true that any amount greater than that would allow more innovative solutions and higher quality parts. In conclusion, it has been established that the School of Engineering, ICAI has technical and organizational means to compete in Formula SAE Electric provided it has the support of the school board and get the necessary sponsors, which also is thought likely.