Diseño y optimización de un disco de freno flotante destinado a vehículos eléctricos utilitarios autónomos de carácter ultraligero

La finalidad de este trabajo es la de desarrollar una metodología de diseño previa a la realización de ensayos experimentales para un componente mecánico de gran uso: el disco de freno. Se llevará a cabo este proceso de modelado desde el punto de vista de las distintas disciplinas de la ingeniería que, acopladas entre sí, den como resultado un diseño óptimo de disco de freno dentro de unos objetivos fijados. Debido a la ausencia de ensayos empíricos, la validez de los resultados obtenidos no estará totalmente determinada. No obstante, supondrán un buen punto de partida a la hora de la realización de los mismos, al estar contemplados desde el punto de vista analítico y computacional los fenómenos físicos más relevantes de su funcionamiento. El motivo de la elección de este sistema mecánico es la complejidad de su proceso de diseño, en el cual quedan contempladas múltiples disciplinas acopladas entre ellas. Será posible comprender el alcance de cada una de ellas y su impacto en el resto, existiendo soluciones muy diferentes según los objetivos fijados y las decisiones tomadas. Esto hará el proceso de modelado altamente competitivo, existiendo numerosas alternativas, cada una con sus ventajas e inconvenientes. Además, el sector automovilístico está en pleno desarrollo. Tan sólo en España, este desarrollo representa entre el 8 y el 11% del producto interior bruto anual. Grandes tendencias globales como el continuo desarrollo de una conciencia sostenible medioambiental o la importancia del estado de confort tienen repercusión en este sector en la forma del desarrollo de vehículos de propulsión eléctrica y de conducción autónoma. Esto afecta enormemente a la experiencia de conducción, cambiando radicalmente con respecto la forma convencional. Desde el punto de vista del sistema de propulsión, las baterías eléctricas requerirán una alta eficiencia energética del vehículo debido a la rapidez de descarga de las mismas. Además, la recarga de estos componentes no es inmediata, por lo que se buscará que las resistencias externas a las que está sometido el automóvil sean mínimas de forma que el aprovechamiento de las baterías sea lo mayor posible. Por otro lado, la conducción autónoma permitirá una conducción segura y óptima energéticamente, de manera que las situaciones que hagan peligrar la integridad del vehículo o los pasajeros sean totalmente evitadas, tales como el bloqueo de alguna de las ruedas durante la frenada o el exceso de la velocidad máxima de la vía. Así, las prestaciones mecánicas pasarán a un segundo plano, siendo las principales aquellas asociadas a la seguridad, durabilidad y confort. La implementación de estas tendencias en el disco de freno supondrá la búsqueda de discos de freno ultraligeros para maximizar la eficiencia energética del vehículo. Las condiciones de funcionamiento derivadas de la conducción autónoma permitirán hasta cierto punto este aligerado de los mismos en comparación con los modelos convencionales. Esto será socialmente beneficioso dado que permitirá reducir las emisiones contaminantes y fomentar la industria del coche eléctrico