Estudio, diseño y propuesta de fabricación de un hidrofoil para la práctica de kitesurf

Abstract

El proyecto tiene como objetivo principal el estudio y propuesta de fabricación de un sistema de hidrofoil para la práctica del kitesurf, que manteniendo las prestaciones de rendimiento que se le requieren a un sistema como este, pueda ser fabricado con un coste inferior a los actualmente disponibles por las marcas comerciales. El kitesurf es un deporte joven, que está sufriendo un crecimiento muy marcado en los últimos años, principalmente debido a la mejora de los equipos así como de los sistemas de control y seguridad. Es en este punto donde las empresas dedicadas, están incrementando la inversión en investigación para el lanzamiento, en cada temporada, de nuevos productos y modelos mejorados. En este contexto surge la idea del proyecto, demostrar si esta tecnificación del deporte justifica el incremento de los precios que sufren los equipos cada temporada. El proyecto se ha fijado en los sistemas de hidrofoil aplicados al kitesurf. En este contexto se ha realizado una introducción a la historia tanto del kitesurf como del uso de los hidrofoils, y se han analizado los productos presentados por marcas comerciales para disponer de una referencia con la que comparar el diseño propuesto. Tomando como referencia los productos del mercado, se han formulado unas hipótesis de diseño, sobre las cuales se han calculado las principales fuerzas a las que se verá sometido el sistema. De este análisis se ha obtenido la fuerza de sustentación que se requiere del ala delantera del hidrofoil. El ala es el componente más importante del conjunto, y para su elección se han analizado diferentes perfiles con el objetivo de identificar el que más se adaptaba a las necesidades del proyecto. Para la elección del perfil alar empleado se han realizado simulaciones de las curvas de relación de los coeficientes de sustentación y arrastres y el ángulo de ataque. El perfil alar seleccionado es el YS-930. Con las geometrías claras y las fuerzas obtenidas, se han calculado las tensiones a las que se verán sometidos los elementos en sus puntos más críticos para poder seleccionar los materiales con los que se fabricarán los componentes. Con las geometrías definidas, empleando programas de CAD, se han generado todos los componentes necesarios para el montaje completo del hidrofoil. Cada uno de los componentes se ha diseñado teniendo en mente el posible proceso de fabricación, con el objetivo de que éste sea lo más económico posible. Para ello se han simplificado los componentes buscando no comprometer el diseño final. Con los materiales a emplear conocidos, y el diseño de los diferentes componentes se han definido los procesos de fabricación de cada uno de los componentes y se ha calculado el coste unitario de cada uno de ellos, para la obtención del precio final del conjunto.

The main goal of the project is the study and proposal of manufacturing of a hydrofoil system for kitesurfing, which while maintaining the performance benefits required of a system like this, can be manufactured at a lower cost than currently available by specialized brands. Kitesurfing is a young sport, which has been experiencing a marked growth in recent years, mainly due to the improvement of the equipment’s as well as control and security systems. It is at this point that dedicated companies are increasing investment in research for the launch, each season, of new products and improved models. In this context the idea of the project arises, to demonstrate if this technification of the sport justifies the increase in prices that the components suffer with each season. The project has its focus on hydrofoil systems applied to kitesurfing. In this context, an introduction to both the history kitesurfing and the use of hydrofoils has been made, and the products presented by sellers have been analyzed to have a reference with which to compare the proposed design. Taking the market products as a reference, some design hypotheses have been assumed, in order to calculate the main forces to which the system will be subjected. From this analysis, the required lifting force of the hydrofoil front wing has been obtained. The wing is the most important component of the set. Its selection has been obtained after analyzing different foil profiles, and identifying the one that suits the bests the project requirements. For the wing profile selection, simulations of the relationship between curves of lift and drag coefficients and the angle of attack have been performed. The selected wing profile is the YS-930. With the geometries clear and the calculated forces, the stresses to which the elements will be subjected at their most critical points have been calculated to be able to select the materials from which the components will be created. These stress calculations have been manually calculated as well as computer simulated With the defined geometries, using computer design programs (CAD), all the components necessary for the complete assembly of the hydrofoil have been designed. Each of the components has been designed thinking in the manufacturing process, with the aim of making it as economical as possible. For this, the components have been simplified, seeking not to compromise the final design. Knowing the materials to would be used, and the design of the different components, the manufacturing processes of each of the components has been defined and the unit cost of each of them has been calculated, to obtain the final price of the set.