Diseño de cilindros para motor de Yamaha RD350 con incremento de cilindrada a 421CC conservando el sistema YPVS

Cu so: 2024-2025
Fecha: Vi o ia- Gas eiz, 1 de julio de 2025
Alumno: Aguillo, A bona, O iol
Di ec o 1: Anso egui, A aico, Joseba
Di ec o a 2: Boyano, Mu illo, Ana
GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
TRABAJO FIN DE GRADO
DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE
YAMAHA RD350 CON INCREMENTO DE
CILINDRADA A 421CC CONSERVANDO EL
SISTEMA YPVS
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
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ÍNDICE GENERAL
Resumen ejecu i o ........................................................................................................ 7
Labu pen exeku iboa ..................................................................................................... 8
Execu i e summa y ........................................................................................................ 9
1. In oducción ......................................................................................................... 10
1.1. Con ex o ...................................................................................................... 10
1.2. Mo o 2 iempos ........................................................................................... 11
1.2.1. Pa es del cilind o ................................................................................. 11
1.2.2. Funcionamien o gene al de un mo o de dos iempos ............................ 14
1.3. Sis ema YPVS ............................................................................................... 15
1.3.1. In oducción y con ex o his ó ico .......................................................... 15
1.3.2. P incipio de uncionamien o ................................................................. 16
1.3.3. Componen es y con ol del sis ema ...................................................... 16
1.3.4. Ven ajas del sis ema YPVS .................................................................... 17
1.3.5. Aplicación en la Yamaha RD 350 ........................................................... 18
1.3.6. Conclusión ........................................................................................... 18
2. Es ado del a e ..................................................................................................... 19
2.1. Tecnologías exis en es pa a el aumen o de cilind ada .................................... 19
2.2. Ausencia del sis ema YPVS en ki s come ciales ............................................. 21
2.3. Compa a i a en e soluciones come ciales y equisi os del p esen e p oyec o 21
2.4. P oyec os simila es o an eceden es .............................................................. 22
3. Obje o y alcance del p oyec o ............................................................................... 23
3.1. Mo o base y especi icaciones o iginales ........................................................ 23
3.2. Obje i o gene al ........................................................................................... 23
3.3. Obje i os especí icos ................................................................................... 23
3.4. Limi aciones del p oyec o ............................................................................. 24
3.5. Jus i icación del en oque elegido .................................................................. 24
4. P oceso de diseño de los cilind os ......................................................................... 25
4.1. Condiciones del diseño ................................................................................ 25
4.2. Diseño de p o o ipos en Siemens NX ............................................................. 27
4.2.1. P o o ipo 1............................................................................................ 27
4.2.1.1. Diseño ................................................................................................. 27
4.2.1.2. P o o ipo imp eso en PLA median e ecnología de imp esión 3D ............ 32
4.2.1.3. Incidencias de ec adas du an e la ase de mon aje y alidación del diseño
sob e el conjun o mo o ........................................................................................ 33
4.2.1.4. Ensamblaje .......................................................................................... 37
4.2.1.5. E o es de ec ados du an e el mon aje y sus soluciones ........................ 38
4.2.2. P o o ipo 2............................................................................................ 39
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
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4.2.2.1. Diseño ................................................................................................. 39
4.2.2.2. P o o ipo imp eso en PLA median e ecnología de imp esión 3D ............ 40
4.2.2.3. Incidencias de ec adas du an e la ase de mon aje y alidación del diseño
sob e el conjun o mo o ........................................................................................ 41
4.2.2.4. Ensamblaje .......................................................................................... 45
4.2.2.5. Medición g ados de dis ibución ............................................................ 46
4.2.2.6. Análisis de elemen os ini os (FEM) ....................................................... 49
4.2.2.7. E o es de ec ados du an e el mon aje y sus soluciones ........................ 58
4.2.3. P o o ipo 3............................................................................................ 59
4.2.3.1. Diseño ................................................................................................. 59
4.2.3.2. Análisis po elemen os ini os (FEM) ...................................................... 60
4.2.3.3. Compa a i a en e los análisis de elemen os ini os de los p o o ipos 2 y 3
67
4.2.3.4. P o o ipo imp eso en PLA median e ecnología de imp esión 3D ............ 69
4.2.3.5. Incidencias de ec adas du an e la ase de mon aje y alidación del diseño
sob e el conjun o mo o ........................................................................................ 70
4.2.3.6. Ensamblaje .......................................................................................... 71
4.3. Compa a i a en e el cilind o o iginal y el p o o ipo inal ................................ 72
5. Posibles p ocesos de ab icación .......................................................................... 77
5.1. Mecanizado en máquina CNC de 5 ejes ........................................................ 77
5.2. Moldeo en a ena........................................................................................... 79
5.3. Imp esión 3D me álica ................................................................................. 81
6. Plani icación y análisis económico y de iabilidad del p oyec o .............................. 84
6.1. Plani icación de la ab icación del conjun o de cilind os ................................ 84
6.2. Cos es de desa ollo del p oyec o ................................................................. 84
6.3. Compa a i a de cos es de ab icación según el p oceso ................................ 85
6.3.1. Cos es asociados a cada p oceso ............................................................. 85
6.3.2. Posp ocesado écnico y económico .......................................................... 86
6.3.3. Tiempo de ab icación po unidad ............................................................. 86
6.3.4. Cos e es imado de una p ime a i ada ....................................................... 87
6.4. Viabilidad écnica y económica de cada p oceso ........................................... 87
6.5. Escalabilidad del p oyec o ............................................................................ 88
6.6. Ren abilidad po encial ................................................................................. 88
6.7. Impac o económico del p o o ipado ápido ................................................... 89
6.8. Conclusión de iabilidad .............................................................................. 90
7. Piezas de apoyo pa a los cilind os ......................................................................... 92
7.1. Piezas o almen e necesa ias ....................................................................... 92
7.2. Piezas aconsejables, pe o no imp escindibles ............................................... 95
7.3. P opues a de ki s come ciales ...................................................................... 97
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8. Conclusiones ....................................................................................................... 99
9. Líneas u u as ..................................................................................................... 101
9.1. Validación es uc u al y uncional ..................................................................... 101
9.2. Simulación a anzada y op imización ................................................................ 101
9.3. In eg ación y compa ibilidad con o os elemen os del mo o ............................. 101
9.4. P oducción y aplicación eal ............................................................................ 102
10. Bibliog a ía ..................................................................................................... 103
11. Anexo I. Planos de los p o o ipos..................................................................... 105
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Compa a i a en e soluciones come ciales. ..................................................... 22
Tabla 2. Compa a i a de dis ibuciones. ....................................................................... 28
Tabla 3. G ados de dis ibución o iginal. ....................................................................... 31
Tabla 4. E o es y soluciones p o o ipo Nº1. .................................................................. 39
Tabla 5. G ados de dis ibución p o o ipo Nº2. .............................................................. 48
Tabla 6. Compa a i a de g ados de dis ibución del cilind o o iginal y p o o ipo Nº2. ...... 48
Tabla 7. P opiedades AlSi10Mg. .................................................................................... 49
Tabla 8. E o es y soluciones p o o ipo Nº2. .................................................................. 59
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1. Cálculo de cilind ada de mo o bicilínd ico. ............................................... 25
Ecuación 2. Cálculo de cilind ada del mo o o iginal. .................................................... 25
Ecuación 3. Cálculo de la cilind ada obje i o. ............................................................... 26
Ecuación 4. Cálculo de p esión media e ec i a cilind ada o iginal. ................................ 50
Ecuación 5. Cálculo de p esión máxima cilind ada o iginal. .......................................... 50
Ecuación 6. Cálculo de p esión media e ec i a cilind ada 421cc. .................................. 50
Ecuación 7. Cálculo de p esión máxima cilind ada 421cc. ............................................ 50
Ecuación 8. Cálculo de p esión máxima con coe icien e de segu idad. .......................... 50
ÍNDICE DE GRÁFICOS
G á ico 1. Diag ama de Gan : plani icación es imada del p oceso de ab icación. ......... 84
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilus ación 1. Yamaha RD 350. ...................................................................................... 10
Ilus ación 2. Diag ama del mo o y sis ema YPVS de Yamaha RD 350. ........................... 11
Ilus ación 3. Vis a la e al en sección a a és del plano de sime ía. Mues a una
ep esen ación en co e del pe il del componen e, ealizada siguiendo el plano de sime ía
longi udinal. ................................................................................................................ 12
Ilus ación 4. Vis a en plan a supe io con co e a baja al u a. La sección se ha ealizado a
una co a in e io con el in de isualiza adecuadamen e los pue os de ans e encia.... 13
Ilus ación 5. Vis a en plan a supe io con co e a mayo al u a. En es a is a, el plano de
co e se ha si uado a una co a supe io , lo que pe mi e ap ecia la camisa que en uel e los
conduc os del sis ema de e ige ación. ....................................................................... 13
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Ilus ación 6. Vis a en alzado con sección ans e sal. Es a is a pe mi e obse a an o los
pue os de ans e encia como los conduc os de e ige ación, g acias al co e aplicado
es a égicamen e pa a e ela dichas es uc u as in e nas. ........................................... 13
Ilus ación 7. Vis a explosionada de los cilind os y el sis ema YPVS. .............................. 15
Ilus ación 8. Diag ama de una ál ula o a i a. ............................................................ 16
Ilus ación 9. Pa eja de ál ulas o a i as. ..................................................................... 16
Ilus ación 10. Se omo o del sis ema YPVS. ............................................................... 17
Ilus ación 11. Unidad de con ol CDI. .......................................................................... 17
Ilus ación 12. Ki de cilind os A hena. .......................................................................... 19
Ilus ación 13. Cá e in e io o iginal (izq.) y modi icado (dcha.). ................................... 20
Ilus ación 14. Cilind os CPI Chee ah Cub. ................................................................... 20
Ilus ación 15. Esquema de los pue os de los cilind os de CPI. ..................................... 21
Ilus ación 16. Esquema del pis ón y biela o iginales. .................................................... 25
Ilus ación 17. Esquema del pis ón y biela del nue o conjun o. ...................................... 26
Ilus ación 18. Medición de g ados de dis ibución o iginal. ........................................... 29
Ilus ación 19. Medición g ados de escape o iginales con ál ula de escape abie a. ..... 30
Ilus ación 20. Medición de g ados de escape o iginales con ál ula de escape ce ada. 30
Ilus ación 21. Medición g ados de admisión o iginales. ................................................ 31
Ilus ación 22. Vis as p o o ipo Nº1. ............................................................................. 32
Ilus ación 23. Desalineación o i icios anclaje p o o ipo Nº1. ........................................ 33
Ilus ación 24. In e e encia en la ijación p o o ipo Nº1. ............................................... 33
Ilus ación 25. Alojamien o admisión p o o ipo Nº1. ..................................................... 34
Ilus ación 26. Toma admisión p o o ipo Nº1. ............................................................... 34
Ilus ación 27. O i icios oscados de la admisión p o o ipo Nº1. .................................... 35
Ilus ación 28. Pa ed admisión p o o ipo Nº1. ............................................................... 35
Ilus ación 29. Toma de escape p o o ipo Nº1. .............................................................. 35
Ilus ación 30. In e e encia con el cá e p o o ipo Nº1. ............................................... 36
Ilus ación 31. Anclaje cula a p o o ipo Nº1. ................................................................. 36
Ilus ación 32. In e e encia en e cilind os p o o ipo Nº1. ............................................. 36
Ilus ación 33. Asien o ál ula de escape p o o ipo Nº1. ............................................... 37
Ilus ación 34. Ensamblaje p o o ipo Nº1...................................................................... 37
Ilus ación 35. Ensamblaje ál ula de escape p o o ipo Nº1. ......................................... 38
Ilus ación 36. Ac uación ál ula escape p o o ipo Nº1. ................................................ 38
Ilus ación 37. Vis as p o o ipo Nº2. ............................................................................. 41
Ilus ación 38. In e e encia en la ijación p o o ipo Nº2. ............................................... 41
Ilus ación 39. In e e encia en el anclaje p o o ipo Nº2. ............................................... 42
Ilus ación 40. Aguje os anclaje al ca e p o o ipo Nº2. ................................................ 42
Ilus ación 41. O i icios de ijación de la admisión p o o ipo Nº2. .................................. 43
Ilus ación 42. Compa a i a del asien o de ál ula de escape en e p o o ipo Nº1 y Nº2. 43
Ilus ación 43. O i icio ál ula de escape p o o ipo Nº2................................................. 44
Ilus ación 44. Compa a i a alojamien o ál ula de escape en e o iginal y p o o ipo Nº2.
................................................................................................................................... 44
Ilus ación 45. Desalineación escape p o o ipo Nº2. ..................................................... 44
Ilus ación 46. Ensamblaje p o o ipo Nº2...................................................................... 45
Ilus ación 47. Ensamblaje ál ula de escape p o o ipo Nº2. ......................................... 45
Ilus ación 48. Ac uación ál ula escape p o o ipo Nº2. ................................................ 46
Ilus ación 49. Pis ón 68mm imp eso en PLA. ............................................................... 46
Ilus ación 50. Bulón imp eso en PLA. ........................................................................... 47
Ilus ación 51. Ensamblaje del pis ón y bulón imp esos en PLA. .................................... 47
Ilus ación 52. Ensamblaje del pis ón, bulón y p o o ipo Nº2. ........................................ 48
Ilus ación 53. Mallado p o o ipo Nº2. .......................................................................... 51
Ilus ación 54. De alle del mallado p o o ipo Nº2. ......................................................... 52

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Ilus ación 55. Res icciones p o o ipo Nº2. .................................................................. 52
Ilus ación 56. De alle de las es icciones p o o ipo Nº2. .............................................. 53
Ilus ación 57. P esión in e na p o o ipo Nº2. ................................................................ 53
Ilus ación 58. Análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2. ........................................... 54
Ilus ación 59. De alle del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2. .......................... 55
Ilus ación 60. De alle en co e del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2 – zona
admisión. .................................................................................................................... 55
Ilus ación 61. De alle en co e del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2 – zona
pue os de ans e encia. ............................................................................................. 56
Ilus ación 62. Análisis de ensiones p o o ipo Nº2. ...................................................... 56
Ilus ación 63. De alle del análisis de ensiones p o o ipo Nº2. ..................................... 57
Ilus ación 64. De alle en co e del análisis de ensiones p o o ipo Nº2. ........................ 57
Ilus ación 65. Compa a i a en e la dis ibución del p o o ipo Nº2 y Nº3. ..................... 60
Ilus ación 66. Mallado p o o ipo Nº3 ........................................................................... 61
Ilus ación 67. De alle del mallado p o o ipo Nº3. ......................................................... 61
Ilus ación 68. Res icciones p o o ipo Nº3. .................................................................. 62
Ilus ación 69. De alle de las es icciones p o o ipo Nº3. ............................................. 62
Ilus ación 70. P esión in e na p o o ipo Nº3. ................................................................ 63
Ilus ación 71. Análisis de desplazamien os p o o ipo Nº3. ........................................... 64
Ilus ación 72. De alle en co e del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº3. ............ 64
Ilus ación 73. Análisis de ensiones p o o ipo Nº3. ...................................................... 65
Ilus ación 74. De alle análisis de ensiones p o o ipo Nº3. ........................................... 66
Ilus ación 75. De alle en co e del análisis de ensiones p o o ipo Nº3. ........................ 66
Ilus ación 76. Compa a i a de desplazamien os en e p o o ipo Nº2 y Nº3. .................. 68
Ilus ación 77. Compa a i a de ensiones en e p o o ipo Nº2 y Nº3. ............................. 69
Ilus ación 78. Vis as p o o ipo Nº3. ............................................................................. 70
Ilus ación 79. Ensamblaje p o o ipo Nº3...................................................................... 71
Ilus ación 80. Ensamblaje ál ula de escape p o o ipo Nº3. ......................................... 72
Ilus ación 81. Compa a i a is a supe io cilind o o iginal y p o o ipo Nº3. ................... 72
Ilus ación 82. Compa a i a is a la e al en e cilind o o iginal y p o o ipo Nº3. .............. 73
Ilus ación 83. Compa a i a is a in e io en e cilind o o iginal y p o o ipo Nº3. ............ 74
Ilus ación 84. Compa a i a is a admisión en e cilind o o iginal y p o o ipo Nº3. ......... 74
Ilus ación 85. Compa a i a del alojamien o de la ál ula de escape en e cilind o o iginal
y p o o ipo Nº3. ........................................................................................................... 75
Ilus ación 86. Compa a i a de diseño de pue os en e cilind o o iginal y p o o ipo Nº3. 75
Ilus ación 87. Maquina CNC de 5 ejes. ........................................................................ 77
Ilus ación 88. Vis a seccionada de los pue os de ans e encia. .................................. 78
Ilus ación 89. Des alle en co e de la camisa de agua. ................................................. 78
Ilus ación 90. Moldes y machos pa a la ab icación de los cilind os. ............................. 79
Ilus ación 91. P oceso de colada en el molde y ex acción del cilind o del molde. ......... 80
Ilus ación 92. Mecanizado del cilind o y p oduc o inal. ............................................... 80
Ilus ación 93. P oceso de imp esión 3D me álica. ........................................................ 81
Ilus ación 94. Cilind o ab icado po imp esión 3D me álica. ....................................... 82
Ilus ación 95. Cigüeñal “Ho Rods” pa a Yamaha RD 350. ............................................. 93
Ilus ación 96. Pis ón “Wiseco” de 68mm. .................................................................... 93
Ilus ación 97. Cula a “Cool Head” pa a Yamaha RD 350. .............................................. 94
Ilus ación 98. Ca e supe io mecanizado de Yamaha RD 350. .................................... 94
Ilus ación 99. Escapes “A ow” pa a Yamaha RD 350. ................................................... 95
Ilus ación 100. Pa eja de ca bu ado es “Lec on” pa a Yamaha RD 350. ........................ 96
Ilus ación 101. Tobe as de admisión pa a Yamaha RD 350. ........................................... 96
Ilus ación 102. Pa eja de cajas de láminas “V o ce4” pa a Yamaha RD 350. .................. 96
Ilus ación 103. Sis ema de encendido pa a Yamaha RD 350. ........................................ 97
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Resumen ejecu i o
El p esen e T abajo Fin de G ado iene como obje i o el diseño de un nue o conjun o de
cilind os pa a el mo o bicilínd ico de dos iempos de la Yamaha RD350, con el in de
aumen a su cilind ada o iginal de 347 cm³ a 421 cm³. A di e encia de las soluciones
come ciales ac ualmen e disponibles, el diseño p opues o conse a ín eg amen e el
sis ema o iginal de ál ula de escape a iable YPVS (Yamaha Powe Val e Sys em), lo que
cons i uye uno de los p incipales e os écnicos y, al mismo iempo, el alo di e encial del
p oyec o.
El mo o de la RD350, especialmen e en su e sión equipada con YPVS, des aca po o ece
un equilib io en e endimien o y e sa ilidad. Sin emba go, las modi icaciones exis en es
o ien adas al aumen o de cilind ada eliminan es e sis ema, comp ome iendo la en ega
p og esi a de po encia y es ingiendo el uso del ehículo a con ex os exclusi amen e
depo i os. En es e con ex o, el p esen e abajo plan ea una solución inno ado a que
pe mi e inc emen a las p es aciones del mo o sin enuncia a su ca ác e poli alen e.
El desa ollo del p oyec o se ha es uc u ado en dis in as ases. En p ime luga , se ha
ealizado un análisis écnico del mo o o iginal y del sis ema YPVS, así como una e isión
del es ado del a e de las soluciones come ciales exis en es. A con inuación, se ha lle ado
a cabo el modelado idimensional de los nue os cilind os median e el so wa e Siemens
NX, ajus ando las co as y geome ías a una con igu ación de 68 mm de diáme o y 58 mm
de ca e a, con el obje i o de alcanza los 421 cm³. El diseño ha sido alidado median e la
ab icación de es p o o ipos ísicos en PLA a a és de imp esión 3D, lo que ha pe mi ido
iden i ica y co egi e o es de mon aje, in e e encias y des iaciones dimensionales.
Además, se ha ealizado un análisis de allado de los g ados de dis ibución de admisión y
escape, conside ando la in luencia de la ál ula YPVS en su posición abie a y ce ada, con
el in de man ene un compo amien o lo más ce cano posible al del mo o o iginal.
También se han lle ado a cabo simulaciones median e análisis po elemen os ini os (FEM)
pa a e alua la esis encia es uc u al del diseño en e a las condiciones de p esión in e na
du an e el uncionamien o.
El abajo incluye asimismo una compa a i a de dis in os p ocesos de ab icación iables
pa a la p oducción de los cilind os de ini i os, como el mecanizado CNC de 5 ejes, el
moldeo en a ena y la imp esión 3D me álica. Cada al e na i a se ha e aluado en é minos
de cos e, iempo de ab icación, equisi os écnicos y iabilidad económica, an o pa a
unidades indi iduales como pa a se ies co as.
En conjun o, el p oyec o o ece una solución écnica eplicable y azonablemen e
asequible pa a aquellos usua ios que deseen mejo a el endimien o del mo o de su
RD350 sin enuncia a las cualidades que lo ca ac e izan. El diseño p opues o pe mi e
aumen a la cilind ada conse ando la p og esi idad en la en ega de po encia,
man eniendo así el equilib io en e p es aciones mejo adas y la esencia o iginal del
modelo.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
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Labu pen exeku iboa
G adu Amaie ako Lan honen helbu ua Yamaha RD350a en bi aldiko mo o bizilind iko ako
zilind o mul zo be i ba diseina zea da, ja o izko zilind ada 347 cm³- ik 421 cm³ - a
handi zeko. Gau egun esku aga i dauden i enbide kome ziale an ez bezala,
p oposa u ako diseinuak YPVS (Yamaha Powe Val e Sys em) ihes-balbula aldako eko
ja o izko sis ema kon se ba zen du oso-oso ik, e a ho i da e onka ekniko nagusie ako
ba e a, aldi be ean, p oiek ua en balio di e en ziala.
RD350a en mo o a, be eziki YPVSz ho ni u ako be sioan, e endimendua en e a
moldako asuna en a eko o eka eskain zen duelako naba men zen da. Hala e e,
zilind ada handi ze a bide a u ako aldake ek sis ema ho i ezaba zen du e, po en zia
pixkanaka eskain zea a iskuan ja iz e a ibilgailua en e abile a soilik ki ol-
es uingu ue a a muga uz. Tes uingu u ho e an, lan honek i enbide be i zaile ba
plan ea zen du, mo o a en ezauga iak handi zeko auke a ema en duena, izae a
balioaniz una i uko egin gabe.
P oiek ua en ga apena hainba ase an egi u a u da. Lehenik e a behin, ja o izko
mo o a en e a YPVS sis ema en az e ke a eknikoa egin da, e a dauden i enbide
kome zialen a ea en egoe a be ikusi da. Ondo en, zilind o be ien hi u dimen sioko
modelake a egin da Siemens NX so wa ea en bidez, ko ak e a geome iak 68 mm-ko
diame oko e a 58 mm-ko ibilbideko kon igu azio a egoki uz, 421 cm³ lo zeko
helbu ua ekin. 3D inp imake a en bidez PLAn hi u p o o ipo isiko ab ika uz baliozko u da
diseinua, e a, ho i eske , mun ake ako, in e e en zie ako e a dimen sio-
desbide a zee ako aka sak iden i ika u e a zuzendu ahal izan di a.
Gaine a, sa e ako e a iheseko banake a-g aduen az e ke a xeha ua egin da, YPVS
balbulak posizio i ekian e a i xian duen e agina kon uan ha u a, ja o izko mo o e ik
ahalik e a hu bilen egon dadin. Simulazioak e e egin di a elemen u ini uen bidezko
analisien bidez (FEM), un zionamenduan zeha diseinuak ba ne-p esioa en baldin zen
au ean duen egi u azko e esis en zia ebalua zeko.
E a be ean, behin be iko zilind oak ekoiz eko bide aga iak di en hainba ab ikazio-
p ozesu alde a zen di u lanak, hala nola 5 a da zeko CNC mekanizazioa, ha eazko
moldeka zea e a me alezko 3D inp imake a. Auke a bakoi za kos ua en, ab ikazio-
denbo a en, baldin za eknikoen e a bide aga i asun ekonomikoa en a abe a ebalua u
da, bai banakako uni a ee a ako, bai se ie labu e a ako.
O o ha , p oiek uak konponbide ekniko ba eskain zen du, e eplikaga ia e a a azoizkoa,
be e RD350 mo o a en e endimendua hobe u nahi du en e abil zaileen za , ezauga i
be eizga iei uko egin gabe. P oposa u ako diseinuak zilind ada handi zea ahalbide zen
du, po en zia-en egan p og esibo asuna man enduz, ho ela, hobe u ako ezauga ien e a
modeloa en ja o izko esen zia en a eko o eka man enduz.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
9
Execu i e summa y
This Bachelo 's Thesis aims o design a new se o cylinde s o he wo-s oke win-cylinde
engine o he Yamaha RD350, wi h he goal o inc easing i s o iginal displacemen om 347
cm³ o 421 cm³. Unlike cu en comme cial solu ions, he p oposed design ully p ese es
he o iginal Yamaha Powe Val e Sys em (YPVS), which ep esen s bo h he main echnical
challenge and he dis inc i e alue o he p ojec .
The RD350 engine, pa icula ly in i s YPVS-equipped e sion, s ands ou o i s balance
be ween pe o mance and e sa ili y. Howe e , exis ing displacemen -inc easing
modi ica ions elimina e his sys em, comp omising smoo h powe deli e y and limi ing he
ehicle’s usabili y o s ic ly high-pe o mance o acing con ex s. In his ega d, he p esen
wo k p oposes an inno a i e solu ion ha enhances engine pe o mance while main aining
i s o iginal mul ipu pose cha ac e .
The p ojec de elopmen is s uc u ed in o se e al phases. Fi s , a echnical analysis o he
o iginal engine and he YPVS was ca ied ou , along wi h a e iew o he cu en s a e o he
a ega ding comme cial upg ade ki s. Then, a 3D pa ame ic model o he new cylinde s
was de eloped using Siemens NX so wa e, adap ing he geome y o a con igu a ion o 68
mm bo e and 58 mm s oke o achie e a o al displacemen o 421 cm³. The design was
alida ed h ough he ab ica ion o h ee physical p o o ypes in PLA using 3D p in ing
echnology, which enabled he iden i ica ion and co ec ion o assembly issues,
in e e ences, and dimensional de ia ions.
In addi ion, a de ailed analysis o in ake and exhaus iming was conduc ed, conside ing
he in luence o he YPVS in bo h open and closed posi ions, wi h he objec i e o eplica ing
he pe o mance cha ac e is ics o he o iginal engine. S uc u al simula ions using Fini e
Elemen Me hod (FEM) we e also pe o med o e i y he design’s esis ance o in e nal
ope a ing p essu es.
The s udy also includes a compa a i e analysis o di e en manu ac u ing me hods o he
inal p oduc ion o he cylinde s, such as 5-axis CNC machining, sand cas ing, and me al
3D p in ing. Each al e na i e was assessed in e ms o cos , p oduc ion ime, echnical
easibili y, and economic iabili y o bo h single uni s and small p oduc ion ba ches.
O e all, he p ojec o e s a eplicable and easonably a o dable echnical solu ion o
use s who wish o imp o e he pe o mance o hei RD350 engine wi hou sac i icing he
quali ies ha de ine i . The p oposed design allows o an inc ease in displacemen while
main aining smoo h powe deli e y, hus p ese ing he balance be ween enhanced
pe o mance and he o iginal cha ac e o he model.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
16
1.3.2. P incipio de uncionamien o
El sis ema YPVS consis e en una ál ula o a i a ubicada en la lumb e a de escape del
cilind o. Es a ál ula modi ica la al u a e ec i a de la lumb e a, al e ando así el momen o
de ape u a y cie e del pue o de escape en unción de las e oluciones del mo o .
A bajas e oluciones, la ál ula se posiciona de mane a que educe la al u a de la lumb e a
de escape, lo que mejo a la elocidad de los gases de escape y aumen a el pa mo o en
ese ango. A medida que las e oluciones aumen an, la ál ula gi a pa a ele a la al u a de
la lumb e a, pe mi iendo un mayo lujo de gases y mejo ando la po encia en al as
e oluciones.
Ilus ación 8. Diag ama de una ál ula o a i a.
1.3.3. Componen es y con ol del sis ema
El sis ema YPVS es á compues o po los siguien es elemen os:
• Vál ula o a i a: Cilind o gi a o io que modi ica la ape u a de la lumb e a de
escape.
Ilus ación 9. Pa eja de ál ulas o a i as.

TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
17
• Se omo o : Mo o eléc ico que acciona la ál ula o a i a. Es e es ges ionado po
la unidad de con ol, que de e mina la posición óp ima de la ál ula en unción de
las e oluciones del mo o , asegu ando una ansición sua e en e di e en es
egímenes de uncionamien o.
Ilus ación 10. Se omo o del sis ema YPVS.
• Unidad de con ol (CDI): Con ola el se omo o basándose en la señal de
e oluciones del mo o .
Ilus ación 11. Unidad de con ol CDI.
• Senso es de RPM: P opo cionan in o mación sob e el égimen del mo o a la
unidad de con ol.
1.3.4. Ven ajas del sis ema YPVS
La implemen ación del YPVS en mo o es de dos iempos o ece las siguien es en ajas:
• Mejo a del pa mo o a bajas y medias e oluciones. Al op imiza la ape u a de la
lumb e a de escape, se log a una mejo combus ión y mayo e iciencia en es os
angos.
• Aumen o de la po encia máxima. A al as e oluciones, la ál ula se ajus a pa a
pe mi i un mayo lujo de gases, inc emen ando la po encia disponible.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
18
• Cu a de po encia más lineal. La ansición sua e en e di e en es egímenes de
e oluciones p opo ciona una en ega de po encia más p edecible y manejable.
• Ve sa ilidad en la conducción. Mejo a la usabilidad del mo o an o en en o nos
u banos como en conducción depo i a.
1.3.5. Aplicación en la Yamaha RD 350
En la Yamaha RD 350, el sis ema YPVS ue una inno ación cla e que di e enciaba es e
modelo de sus p edeceso es. La in eg ación del YPVS pe mi ió a la RD 350 o ece un
endimien o supe io en una amplia gama de condiciones de conducción, combinando la
po encia ca ac e ís ica de los mo o es de dos iempos con una en ega de pa más
con olada y e icien e.
1.3.6. Conclusión
El sis ema YPVS ep esen a una solución ingeniosa pa a mejo a el endimien o de los
mo o es de dos iempos, abo dando las limi aciones inhe en es a es e ipo de
mo o ización. Su capacidad pa a ajus a dinámicamen e la ape u a de la lumb e a de
escape en unción del égimen del mo o pe mi e op imiza an o el pa mo o como la
po encia máxima, o eciendo una expe iencia de conducción más e sá il y e icien e.
En el con ex o de es e p oyec o, la p ese ación y adap ación del sis ema YPVS en el
ediseño de los cilind os es undamen al pa a man ene las ca ac e ís icas de endimien o
y usabilidad que de inen a la Yamaha RD 350.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
19
2. Es ado del a e
2.1. Tecnologías exis en es pa a el aumen o de cilind ada
Ac ualmen e, exis en en el me cado di e sas soluciones o ien adas a aumen a la
cilind ada del mo o de la Yamaha RD 350, la mayo ía de ellas inspi adas o di ec amen e
adap adas desde el mundo de la compe ición, especialmen e desde las p epa aciones
pa a el quad Yamaha Banshee. Es as soluciones come ciales incluyen ki s de cilind os y
cigüeñales de di e en es con igu aciones, que pe mi en alcanza cilind adas mayo es,
aunque con comp omisos écnicos ele an es.
Uno de los ab ican es más conocidos es A hena
4
, que o ece un ki de cilind os con un
diáme o de 68 mm, man eniendo la ca e a o iginal del mo o (54 mm). Es o pe mi e
alcanza una cilind ada de ap oximadamen e 392cc, aunque el sis ema YPVS queda
comple amen e anulado, lo que educe d ás icamen e la e sa ilidad del mo o . La
ganancia de cilind ada es muy educida ( an solo unos 44cc adicionales), lo cual no
compensa la pé dida de p og esi idad que supone elimina la ál ula de escape a iable.
Es os ki s es án cla amen e en ocados a usos en ci cui o, donde se p io iza el endimien o
en al as e oluciones y se p escinde de la en ega de pa a bajas uel as.
Ilus ación 12. Ki de cilind os A hena.
Una al e na i a posible se ía combina es e ki con un cigüeñal de ca e a más la ga,
u ilizando bielas de 115 mm, pe o es a con igu ación p o oca un desajus e en la al u a de
los pue os de admisión y escape. Pa a co egi lo, se ía necesa io ealiza una modi icación
manual median e una he amien a o a i a de al a elocidad, con el obje i o de
eposiciona las lumb e as. Es e p oceso, además de labo ioso, implica un al o iesgo de
e o : un pequeño exceso en el mecanizado pod ía inu iliza el cilind o, comp ome iendo
i e e siblemen e su uncionamien o.
Po o o lado, el ab ican e CPI
5
o ece una gama mucho más amplia de soluciones, an o
po debajo como po encima de los 421cc. Los ki s que se si úan po debajo de es a ci a
p esen an p oblemas simila es a los de A hena: pé dida del sis ema YPVS y ganancias muy
4
ATHENA S.p.A. Ki cilind o Yamaha Banshee 392cc.
5
CPI Racing. Ca álogo de ki s de mo o pa a Yamaha Banshee y RD350.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
20
limi adas de cilind ada, lo que los con ie e en una opción poco ecomendable. En el o o
ex emo, los ki s po encima de 421 cc implican una modi icación mucho más p o unda:
pa a mon a cigüeñales con bielas más la gas es necesa io ealiza un ebaje in e no en los
cá e es, c eando un “pasadizo” con una he amien a o a i a que pe mi a el gi o del nue o
cigüeñal sin que las bielas colisionen con las pa edes del cá e . Es a ope ación es in asi a,
i e e siblemen e modi ica el mo o y ep esen a un umb al écnico que muchos usua ios
p e ie en e i a .
Ilus ación 13. Cá e in e io o iginal (izq.) y modi icado (dcha.).
Den o de la o e a de CPI, el ki de 421 cc (diáme o 68 mm, ca e a 58 mm) ep esen a un
pun o in e medio in e esan e en é minos de ganancia de cilind ada y complejidad de
ins alación. Es, de hecho, la misma con igu ación dimensional que se plan ea en es e
p oyec o. Sin emba go, es e ki ambién p escinde del sis ema YPVS y es á cla amen e
o ien ado a compe ición, especialmen e a ca e as de acele ación (d ag acing) con
Banshees. Sus pue os p esen an una con igu ación muy ag esi a, op imizada pa a gene a
la mayo po encia posible en el ango al o de e oluciones. Como consecuencia, la en ega
de pa en bajos y medios egímenes es p ác icamen e inexis en e, lo que lo con ie e en
una opción inadecuada pa a una mo ocicle a de uso u bano o mix o.
Ilus ación 14. Cilind os CPI Chee ah Cub.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
21
Ilus ación 15. Esquema de los pue os de los cilind os de CPI.
2.2. Ausencia del sis ema YPVS en ki s come ciales
Una de las p incipales limi aciones de odos los ki s come ciales disponibles en el
me cado es la anulación sis emá ica del sis ema YPVS. Ninguno de los cilind os diseñados
pa a aumen a la cilind ada de los mo o es RD 350 o Banshee conse a es a ál ula
o a i a de escape a iable, lo cual iene implicaciones muy ele an es pa a la cu a de pa
y el compo amien o gene al del mo o .
La ausencia del YPVS concen a la en ega de po encia en el ango al o de e oluciones,
haciendo que el mo o sea poco ap o echable en si uaciones co idianas o en conducción
u bana. Es a ca ac e ís ica gene a una espues a ab up a y poco lineal, muy alejada del
compo amien o p og esi o que o ece un mo o con YPVS. Además, al e se obligado a
ope a cons an emen e en la anja al a del cuen a e oluciones, el mo o su e un mayo
desgas e, lo que comp ome e su iabilidad a medio y la go plazo.
2.3. Compa a i a en e soluciones come ciales y equisi os del p esen e
p oyec o
De la e isión an e io se desp ende que ninguna de las soluciones exis en es en el
me cado cumple simul áneamen e con los dos equisi os undamen ales de es e p oyec o:
1. Alcanza una cilind ada de 421 cc (68 mm × 58 mm).
2. Conse a plenamen e el sis ema YPVS y su uncionalidad.
Las soluciones po debajo de 421 cc apenas apo an mejo as signi ica i as y sup imen el
YPVS. Las que supe an dicha ci a equie en modi icaciones es uc u ales en los cá e es
que no son deseables pa a un p oyec o que p e ende se eplicable sin g andes
modi icaciones en el mo o o iginal. Además, odos los ki s disponibles p esen an
con igu aciones de pue os muy ag esi as, op imizadas pa a compe ición, pe o o almen e
inadecuadas pa a una mo ocicle a de uso poli alen e o ec ea i o.

TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
22
Cilind ada
Vál ulas de escape
A hena
392
No
CPI
421
No
Especi icación deseada
421
Si
Tabla 1. Compa a i a en e soluciones come ciales.
2.4. P oyec os simila es o an eceden es
En cuan o a an eceden es écnicos o desa ollos simila es, no se ha iden i icado ningún
p oyec o documen ado que combine el aumen o de cilind ada has a 421cc con el
man enimien o del sis ema YPVS. Lo más ce cano es la u ilización de cigüeñales con bielas
de 115 mm jun o con pis ones de al u a educida (30,93 mm), man eniendo el sis ema
YPVS con cilind os o iginales. Es a con igu ación pe mi e gana lige amen e en cilind ada,
pe o obliga a modi ica la al u a de los pue os manualmen e, con los iesgos ya
mencionados de excede se en el mecanizado.
Se a a de una solución expe imen al, poco documen ada y con esul ados incie os,
además de no p opo ciona una ganancia de endimien o compa able a la de un ediseño
comple o de los cilind os.
En de ini i a, no exis e en la ac ualidad una p opues a écnica como la que plan ea es e
p oyec o, lo que e ue za su ca ác e inno ado y su ele ancia p ác ica den o del mundo
de las p epa aciones de mo o es de dos iempos.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
23
3. Obje o y alcance del p oyec o
3.1. Mo o base y especi icaciones o iginales
El p oyec o pa e como base de una mo ocicle a Yamaha RD 350, conc e amen e de la
e sión 2UA co espondien e al año 1987, equipada de áb ica con un mo o bicilínd ico de
dos iempos e ige ado po líquido y con el sis ema YPVS (Yamaha Powe Val e Sys em)
plenamen e ope a i o. Es e mo o p esen a una con igu ación o iginal con diáme o de
cilind o de 64 mm y ca e a de 54 mm, lo que da luga a una cilind ada o al de 347 cm³.
El cigüeñal o iginal mon a bielas de 110 mm de longi ud, y los pis ones u ilizados ienen
una al u a de 38 mm (desde la cabeza has a el eje del bulón), pa áme os que de e minan
la cinemá ica y la dis ibución del mo o en su con igu ación de se ie.
3.2. Obje i o gene al
El obje i o p incipal del p oyec o es lle a a cabo el diseño comple o de un nue o conjun o
de cilind os, des inados a se mon ados sob e dicho mo o , con el in de inc emen a la
cilind ada has a los 421 cm³. Es a ampliación se log a á median e la adopción de una
nue a con igu ación geomé ica con diáme o de 68 mm y ca e a de 58 mm.
A di e encia de odos los ki s come ciales ac ualmen e disponibles, el diseño p opues o
p ese a el uncionamien o del sis ema YPVS o iginal, lo cual ep esen a uno de los
p incipales e os écnicos del p oyec o y, al mismo iempo, su mayo alo di e encial.
3.3. Obje i os especí icos
Pa a alcanza el obje i o gene al, se han de inido una se ie de me as écnicas conc e as:
• Rediseña el cilind o del mo o en modelo 3D pa amé ico u ilizando el so wa e
Siemens NX, pa iendo de las co as o iginales y ajus ándolas a los nue os
eque imien os geomé icos.
• Asegu a la compa ibilidad comple a con el sis ema YPVS, man eniendo su
ubicación, anclajes y uncionalidad median e un alojamien o ediseñado y
alidado.
• Realiza el p o o ipado ísico median e imp esión 3D en ma e ial PLA, con el in de
alida el mon aje, las ole ancias y la geome ía gene al.
• Medi y ajus a los g ados de dis ibución del nue o cilind o (admisión y escape),
con ál ula ce ada y abie a, y compa a los con los alo es del cilind o o iginal.
• Realiza un análisis es uc u al median e elemen os ini os (FEM) pa a e i ica la
esis encia del diseño en e a las condiciones de p esión in e na p opias del
uncionamien o eal.
• Es udia dis in as al e na i as de ab icación pa a los cilind os de ini i os:
mecanizado CNC, undición en a ena e imp esión 3D me álica.
• E alua la iabilidad écnica y económica de cada p oceso p opues o, incluyendo
es imaciones de cos e, iempos de ab icación y escalabilidad.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
24
3.4. Limi aciones del p oyec o
El p esen e p oyec o iene como inalidad el desa ollo concep ual, diseño y alidación de
los nue os cilind os, po lo que no con empla la ab icación me álica uncional inal, ni la
ealización de ensayos en banco de po encia ni p uebas dinámicas en ehículo. Tampoco
se abo da la modi icación comple a del mo o ni se diseñan o os elemen os es uc u ales
como cula as o escapes, sal o en lo necesa io pa a asegu a la compa ibilidad
dimensional y uncional del conjun o.
Se ha op ado po una alidación p incipalmen e dimensional y es uc u al, apoyada en el
p o o ipado en PLA y en simulaciones FEM, dado el ca ác e académico del abajo y la
iabilidad empo al y económica del mismo.
3.5. Jus i icación del en oque elegido
La elección de una cilind ada de 421 cm³ esponde a c i e ios an o écnicos como
p ác icos. Po encima de es e umb al, los ki s come ciales equie en modi icaciones
in asi as en los cá e es, como mecanizados in e io es pa a pe mi i el gi o de cigüeñales
con bielas más la gas, lo cual complica eno memen e la implan ación y es a iabilidad al
conjun o. El diseño p opues o busca alcanza el máximo aumen o de cilind ada posible sin
necesidad de al e a los cá e es o iginales, asegu ando así una mayo compa ibilidad y
acilidad de mon aje.
Asimismo, conse a el sis ema YPVS pe mi e man ene las ca ac e ís icas de conducción
que de inen el ca ác e poli alen e de la RD 350, con una cu a de pa más p og esi a y
u ilizable, adecuada an o pa a conducción depo i a como pa a uso u bano. Es a dualidad
es imposible de consegui con los ki s ac uales, odos ellos diseñados pa a compe ición
pu a y con en ega de po encia muy ag esi a, concen ada exclusi amen e en al as
e oluciones.
Es e p oyec o p e ende, po an o, cub i un acío exis en e en el me cado, o eciendo una
solución écnicamen e iable, azonablemen e sencilla de implan a y adap ada a las
necesidades de usua ios que deseen mejo a el endimien o de sus mo o es sin enuncia
al equilib io y uncionalidad que ca ac e iza al diseño o iginal de Yamaha.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
25
4. P oceso de diseño de los cilind os
4.1. Condiciones del diseño
El mo o o iginal de la Yamaha RD 350 es á con igu ado como un bicilínd ico en pa alelo de
dos iempos, con un diáme o de cilind o de 64 mm y una ca e a de 54 mm. La cilind ada
o al del conjun o puede calcula se median e la siguien e exp esión:
Ecuación 1. Cálculo de cilind ada de mo o bicilínd ico.
donde:
• D: Diáme o del cilind o (mm)
• C: Ca e a del pis ón (mm)
Sus i uyendo los alo es co espondien es (D = 64mm, C = 54mm) se ob iene una
cilind ada o al de 347 cm³, co espondien e al mo o de se ie:
Ecuación 2. Cálculo de cilind ada del mo o o iginal.
O os pa áme os ele an es del mo o o iginal son los siguien es:
• Al u a del pis ón (dis ancia desde la ca a supe io has a el eje del bulón): 38 mm
• Longi ud de la biela (de cen o a cen o): 110 mm
Ilus ación 16. Esquema del pis ón y biela o iginales.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
32
Como complemen o a la desc ipción del p ime p o o ipo, se ha incluido en el Anexo I
9
un
conjun o de planos écnicos en o ma o A4 que mues an las is as p incipales del modelo.
Dado que es a ue la p ime a i e ación del desa ollo, algunos de los de alles p esen es en
los planos pe mi en isualiza los aspec os que pos e io men e se iden i ica ían como
e o es du an e la ase de alidación del mon aje.
4.2.1.2. P o o ipo imp eso en PLA median e ecnología de imp esión 3D
Una ez inalizado el modelado idimensional en Siemens NX, se p ocedió a la ab icación
del p ime p o o ipo u ilizando ecnología de imp esión 3D con ma e ial PLA. El obje i o
p incipal de es a ase ue ealiza una p ime a alidación dimensional del diseño,
pe mi iendo comp oba la co espondencia en e las co as eó icas y la geome ía ísica
ob enida.
Ilus ación 22. Vis as p o o ipo Nº1.
9
En es os planos se han ep esen ado únicamen e las co as más signi ica i as del diseño,
seleccionadas po su ele ancia uncional y es uc u al.

TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
33
4.2.1.3. Incidencias de ec adas du an e la ase de mon aje y alidación del
diseño sob e el conjun o mo o
Du an e la implemen ación p ác ica del diseño y su mon aje en los cá e es del mo o , se
iden i ica on una se ie de des iaciones y e o es dimensionales que impidie on el co ec o
ensamblaje de los componen es. A con inuación, se de allan los p incipales p oblemas
de ec ados y las soluciones p opues as:
1. Desalineación de los o i icios de anclaje del lado de echo: Los o nillos de ijación
al cá e p esen an co as inco ec as, lo que impide su ajus e con los espá agos
co espondien es.
Ilus ación 23. Desalineación o i icios anclaje p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Reposiciona los o i icios unos pocos milíme os pa a
ga an iza el co ec o alineamien o.
2. In e e encia en las ue cas de ijación delan e as al cá e : La geome ía ac ual no
pe mi e el a o nillado de las ue cas debido a la al a de espacio lib e.
Ilus ación 24. In e e encia en la ijación p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Elimina ma e ial en las zonas c í icas pa a pe mi i el acceso
y el ap ie e de las ue cas.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
34
3. Espacio insu icien e en la zona de admisión: La con igu ación del alojamien o de la
caja de láminas no pe mi e su co ec a colocación.
Ilus ación 25. Alojamien o admisión p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Amplia el alojamien o y p olonga la oma de admisión pa a
asegu a un apoyo adecuado sob e la supe icie del cilind o.
4. Dimensiones inco ec as en la oma de admisión: La inclinación y la longi ud de la
oma de admisión no se co esponden con lo especi icado.
Ilus ación 26. Toma admisión p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Disminui lige amen e la inclinación y aumen a la longi ud
pa a op imiza el lujo de admisión.
5. Des ase en la disposición de los o i icios oscados de la admisión: La dis ancia
en e los o i icios supe io es e in e io es es inco ec a, impidiendo el mon aje de la
obe a de admisión.
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35
Ilus ación 27. O i icios oscados de la admisión p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Reubica los o i icios pa a co egi la geome ía.
6. Espeso insu icien e en la pa ed in e io del alojamien o de la caja de láminas: Es a
condición comp ome e la in eg idad es uc u al del conjun o.
Ilus ación 28. Pa ed admisión p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Aumen a el espeso de dicha zona pa a asegu a esis encia
mecánica adecuada.
7. Dimensiones e óneas en la oma de escape: Se de ec ó un e o en la inclinación
y amaño de la oma de escape, lo que comp ome e el acoplamien o con el sis ema
de escape.
Ilus ación 29. Toma de escape p o o ipo Nº1.
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36
Solución p opues a: Rediseña la geome ía pa a co egi la des iación.
8. Con ac o no deseado con el cá e en el la e al de echo del cilind o: Es a
in e e encia impide el apoyo comple o del cilind o.
Ilus ación 30. In e e encia con el cá e p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Modi ica el pe il de con ac o pa a elimina la in e e encia.
9. Posicionamien o inco ec o de dos o i icios oscados de la cula a: Los o i icios
ase os p esen an un le e desplazamien o, impidiendo un mon aje p eciso.
Ilus ación 31. Anclaje cula a p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Reposiciona los con p ecisión según las co as eó icas.
10. Exceso de ma e ial en e los cilind os: Es e exceso gene a in e e encias en e
cilind os, di icul ando su mon aje y el deslizamien o en e ambos.
Ilus ación 32. In e e encia en e cilind os p o o ipo Nº1.
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37
Solución p opues a: Reduci el ma e ial sob an e aumen ando unos milíme os el
espacio en e cilind os.
11. Cu a u a inco ec a en la supe icie de asien o de las ál ulas: Es e de ec o impide
un apoyo uni o me de las ál ulas, siendo una de las incidencias más c í icas del
conjun o.
Ilus ación 33. Asien o ál ula de escape p o o ipo Nº1.
Solución p opues a: Ajus a el diáme o de la cu a educiéndolo lige amen e,
man eniendo la cu a u a adecuada pa a ga an iza una dis ibución homogénea
del con ac o.
4.2.1.4. Ensamblaje
El ensamblaje del cilind o p o o ipo ab icado en PLA cons i uye una e apa cla e pa a la
e i icación de medidas y comp obación dimensional del diseño. A lo la go de es e p oceso
se han iden i icado y con i mado odos los e o es mencionados p e iamen e, lo que ha
pe mi ido es ablece las co ecciones necesa ias pa a su e sión de ini i a.
En las siguien es imágenes se puede obse a el cilind o p o o ipo mon ado sob e el cá e ,
en compa ación di ec a con un cilind o o iginal. Asimismo, se mues a la colocación de la
cula a, las obe as de admisión y, de o ma des acada, la in eg ación del sis ema de ál ula
de escape, elemen o undamen al pa a el co ec o uncionamien o del conjun o.
Ilus ación 34. Ensamblaje p o o ipo Nº1.

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38
Alojamien o pa a la ál ula de escape. En es a ase se ha comp obado la colocación de la
ál ula de escape en su co espondien e alojamien o, incluyendo la ins alación de
casquillos y e enes, con el in de e i ica que el diseño p esen a las ole ancias y
dimensiones adecuadas pa a el co ec o mon aje y uncionamien o del sis ema. Es a
comp obación esul a esencial pa a asegu a la compa ibilidad con los componen es
o iginales y ga an iza la es anqueidad y mo ilidad del conjun o.
Ilus ación 35. Ensamblaje ál ula de escape p o o ipo Nº1.
Vis a de la ál ula a a és del cilind o y el escape. En las imágenes se puede ap ecia cómo
la ál ula de escape ac úa di ec amen e sob e el pue o, modi icando y educiendo su
sección e ec i a según su posición. La imp esión del p o o ipo en ma e ial PLA ha
pe mi ido comp oba de o ma isual y uncional la in e acción del sis ema YPVS con la
geome ía del p ime diseño, con i mando su co ec a in eg ación y ope a i idad den o del
conjun o.
Ilus ación 36. Ac uación ál ula escape p o o ipo Nº1.
4.2.1.5. E o es de ec ados du an e el mon aje y sus soluciones
Nº
Desc ipción del e o
Posible causa
Solución p opues a
1
Desalineación de o i icios
de anclaje al cá e
de echo.
E o de dimensionado o
ole ancias en CAD.
Reposiciona los
o i icios unos
milíme os pa a alinea
con los espá agos.
2
Imposibilidad de
a o nilla las ue cas
delan e as.
Fal a de espacio pa a
he amien a.
Elimina ma e ial en
zonas c í icas pa a
pe mi i el acceso.
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39
3
Espacio insu icien e pa a
la caja de láminas en
admisión.
Diseño subdimensionado
del alojamien o.
Amplia el alojamien o y
ala ga la oma de
admisión.
4
Inclinación y longi ud
inco ec a de la oma de
admisión.
Fallo en el cálculo de
geome ía uncional.
Disminui la inclinación
y aumen a la longi ud.
5
Mala posición de o i icios
oscados en la admisión.
E o en la disposición de
co as.
Reubica los o i icios
según medidas
co ec as.
6
Espeso insu icien e en la
pa ed in e io del
alojamien o de la caja de
láminas.
Fal a de e ue zo
es uc u al en diseño.
Aumen a el espeso de
la zona c í ica.
7
E o en inclinación y
amaño de la oma de
escape.
Fallo de diseño en la
ayec o ia del escape.
Rediseña la oma de
escape pa a co egi
geome ía.
8
Con ac o indeseado con
el cá e en el lado
de echo del cilind o.
In e e encia po al a de
ma gen.
Ajus a el pe il la e al
del cilind o pa a e i a el
con ac o.
9
Desplazamien o de dos
o i icios oscados en la
cula a.
E o de posicionamien o
en la ase de mecanizado o
modelado.
Reposiciona los
o i icios ase os con
p ecisión.
10
Exceso de ma e ial en e
cilind os que impide el
deslizamien o.
Fal a de con ol de
ole ancias en e piezas
adyacen es.
Reduci el ma e ial
sob an e y aumen a
sepa ación en e
cilind os.
11
Cu a u a inco ec a en el
asien o de ál ulas,
impidiendo con ac o
homogéneo.
De ec o c í ico en el
diseño del pe il de apoyo.
Reduci lige amen e el
diáme o man eniendo
la cu a u a adecuada.
Tabla 4. E o es y soluciones p o o ipo Nº1.
4.2.2. P o o ipo 2
4.2.2.1. Diseño
Pa a el desa ollo del p o o ipo 2 se han enido en cuen a odos los e o es de ec ados en
el p o o ipo 1, los cuales, al y como se de alló en el apa ado an e io , p esen aban una
ele ancia conside able y eque ían una co ección obliga o ia. En e los allos más
signi ica i os cabe des aca el dimensionado inadecuado de la ca idad des inada a las
ál ulas de escape, la al a de espacio pa a la co ec a ubicación de la caja de láminas en
la oma de admisión y la p esencia de di e sos o i icios desalineados, que comp ome ían
el ensamblaje del conjun o.
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40
Adicionalmen e, se han implemen ado mejo as uncionales o ien adas a la op imización
del endimien o del mo o . En e ellas, des aca el ediseño de los pue os y omas, con el
obje i o de do a los de una geome ía más ae odinámica, que a o ezca el lujo in e no de
los gases a a és del cilind o, mejo ando así an o la e iciencia olumé ica como la
espues a del mo o .
Cabe señala que, a pesa de las modi icaciones es uc u ales in oducidas, an o el
p o o ipo 1 como el p o o ipo 2 compa en el mismo diseño de dis ibución de pue os,
asegu ando así la cohe encia en los pa áme os de uncionamien o es udiados.
Como complemen o a es a segunda i e ación del diseño, se han gene ado planos
gene ales del cilind o que se incluyen en el Anexo II
10
.
4.2.2.2. P o o ipo imp eso en PLA median e ecnología de imp esión 3D
Una ez inalizado el diseño median e el so wa e Siemens NX, se p ocedió a su ab icación
median e imp esión 3D en ma e ial PLA, con el obje i o de e i ica la co ección del
modelo y comp oba su iabilidad an es de pasa a e apas más a anzadas de mecanizado
o p oducción.
Cabe des aca que, a di e encia del p o o ipo 1, en es a ocasión se ha imp eso el cilind o
izquie do. Es a decisión esponde a la al a de disponibilidad de las ál ulas
co espondien es al cilind o de echo, lo cual limi a la posibilidad de ealiza un ensamblaje
comple o en esa posición. Po ello, se op ó po imp imi el cilind o izquie do, ya que pe mi e
oma las medidas necesa ias y alida el ajus e de las piezas de mane a uncional y
p ecisa.
10
Es os planos, p esen ados en o ma o A4, e lejan las p incipales dimensiones uncionales del
modelo ac ualizado, incluyendo aquellas que ue on modi icadas especí icamen e pa a co egi los
e o es de ec ados en el p o o ipo 1. Las co as indicadas se han seleccionado po su ele ancia
es uc u al o de ensamblaje, lo que pe mi e isualiza de o ma cla a las mejo as in oducidas sin
sob eca ga el plano con de alles meno es. Es a documen ación g á ica con ibuye así a consolida
la comp ensión de los ajus es ealizados en es a e sión del diseño.
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41
Ilus ación 37. Vis as p o o ipo Nº2.
4.2.2.3. Incidencias de ec adas du an e la ase de mon aje y alidación del
diseño sob e el conjun o mo o
Du an e la ase de mon aje y alidación del p o o ipo del conjun o mo o , se iden i ica on
di e sas incidencias de ca ác e dimensional y de in e e encias geomé icas. Es as
incidencias, de ec adas de o ma empí ica al ensambla los di e en es componen es,
comp ome en an o la uncionalidad como la p ecisión del ensamblaje. A con inuación, se
de allan los e o es de ec ados jun o con las soluciones p opues as pa a su subsanación:
1. Espacio insu icien e pa a espá agos delan e os del cá e : Se cons a ó que el
espacio p e is o en el diseño inicial pa a el alojamien o de las a andelas y ue cas
de los espá agos delan e os del cá e e a insu icien e, di icul ando su mon aje.
Aunque se inc emen ó pa cialmen e el amaño de dichos alojamien os, la
modi icación esul ó se insu icien e.
Ilus ación 38. In e e encia en la ijación p o o ipo Nº2.
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48
manualmen e el cigüeñal, egis ando los ángulos en los que el pis ón comenzaba a ab i y
ce a las lumb e as de escape y ans e encia. En el caso del escape, las mediciones se
ealiza on an o con la ál ula en posición ce ada como abie a, ya que su desplazamien o
modi ica la al u a e ec i a de la lumb e a y, en consecuencia, los g ados de dis ibución.
Ilus ación 52. Ensamblaje del pis ón, bulón y p o o ipo Nº2.
Las mediciones se ealiza on sob e el p o o ipo 2, aunque cabe des aca que los esul ados
ob enidos son ep esen a i os ambién del p o o ipo 1, dado que ambos diseños
compa en exac amen e la misma al u a en odas las lumb e as.
Los esul ados ob enidos se ecogen en la siguien e abla:
Medida nº1
(g ados)
Medida nº2
(g ados)
Medida nº3
(g ados)
Media de medidas
(g ados)
Admisión
123
124
121
123
Escape
(Vál ula ce ada)
168
166
167
167
Escape
(Vál ula Abie a)
195
196
197
196
Tabla 5. G ados de dis ibución p o o ipo Nº2.
Pa a alida es os esul ados, se compa a on con las mediciones del cilind o o iginal,
ob eniéndose los siguien es alo es medios:
Media de medidas cilind o
o iginal (g ados)
Media de medidas
p o o ipo 2 (g ados)
Admisión
121
123
Escape (Vál ula ce ada)
169
167
Escape (Vál ula Abie a)
198
196
Tabla 6. Compa a i a de g ados de dis ibución del cilind o o iginal y p o o ipo Nº2.
Como puede obse a se, las di e encias en e ambas con igu aciones se encuen an
den o de un ma gen de ±2 g ados. Es a des iación mínima se conside a acep able den o

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49
de las ole ancias del p oyec o, po lo que se concluye que la dis ibución ob enida en el
nue o cilind o es adecuada pa a eplica el compo amien o del diseño o iginal.
4.2.2.6. Análisis de elemen os ini os (FEM)
Con el obje i o de e alua el compo amien o es uc u al del cilind o bajo condiciones de
uncionamien o, se ha ealizado un análisis po el mé odo de elemen os ini os (FEM)
median e el uso del módulo Simcen e 3D del so wa e Siemens NX. Es e es udio pe mi e
de e mina el e ec o de la p esión de combus ión sob e las pa edes in e nas del cilind o y
analiza los desplazamien os y ensiones gene ados, con el in de de ec a posibles zonas
c í icas que equie an e ue zo o ediseño.
• Selección de ma e ial
El cilind o ha sido concebido pa a se ab icado en aleación de aluminio AlSi10Mg,
co espondien e a la no ma UNE 38.256 (equi alen e ISO: AlSi10Mg)
11
. Se a a de una
aleación undida con un al o con enido en silicio, la cual p esen a ele ada du eza, buena
esis encia mecánica y excelen e conduc i idad é mica, ca ac e ís icas que la hacen
adecuada pa a aplicaciones some idas a ca gas é micas y mecánicas cíclicas como las
p esen es en mo o es de combus ión in e na.
Las p opiedades ísicas y mecánicas del ma e ial se de allan en la siguien e abla:
P opiedad
Valo
Unidad
Densidad
2.67 – 2.70
g/cm³
Módulo de elas icidad (Young)
69 – 70
GPa
Coe icien e de Poisson
0.29
-
Lími e elás ico (Rp0.2%)
192 – 297
MPa
Resis encia a la acción (Rm)
450 – 471
MPa
Ala gamien o a la o u a
9 – 11
%
Du eza B inell
105 – 130
HB
Conduc i idad é mica
115 – 130
W/m·K
Capacidad calo í ica especí ica
~900
J/kg·K
Resis encia eléc ica
~0.85
µΩ·m
Tempe a u a máxima de se icio
Has a 200
°C
Tabla 7. P opiedades AlSi10Mg.
• De e minación de la p esión máxima de combus ión
El pa áme o de ca ga p incipal aplicado en es e análisis es la p esión máxima de
combus ión, esponsable de induci es ue zos sob e las pa edes del cilind o. Es a p esión
ac úa de mane a uni o me y adial sob e el in e io de la cáma a de combus ión, y su
es imación se ealiza a pa i de los da os de uncionamien o del mo o u ilizando la p esión
media e ec i a (PME) y una elación empí ica comúnmen e acep ada pa a mo o es de dos
11
EOS Aluminium AlSi10Mg – Ma e ial Da a Shee .
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50
iempos, donde la p esión máxima (PM) se conside a ap oximadamen e sie e eces mayo
que la PME.
Cálculo pa a cilind o o iginal (347cc):
Po encia: P = 60 CV = 736W / 1c = 44,160 W
Régimen de gi o: N = 9,200 pm = 1min / 60s = 153.33 e /s
Volumen desplazado po ciclo (Vc): Vc = 1.73 × 10⁻⁴ m³
P esión media e ec i a:
Ecuación 4. Cálculo de p esión media e ec i a cilind ada o iginal.
P esión máxima:
Ecuación 5. Cálculo de p esión máxima cilind ada o iginal.
Cálculo pa a cilind o de sob emedida (421cc):
Po encia: P = 85 CV = 736W / 1c = 62,560 W
Régimen de gi o: N = 11,000 pm = 1min / 60s = 183.33 e /s
Volumen desplazado po ciclo (Vc): Vc = 2.105 × 10⁻⁴ m³
P esión media e ec i a:
Ecuación 6. Cálculo de p esión media e ec i a cilind ada 421cc.
P esión máxima:
Ecuación 7. Cálculo de p esión máxima cilind ada 421cc.
Dado que la p esión máxima más exigen e ob enida es 11.62 MPa, se oma á es e alo
como base pa a el análisis. Aplicando un coe icien e de segu idad de 1.5, el alo inal
u ilizado en la simulación se á:
Ecuación 8. Cálculo de p esión máxima con coe icien e de segu idad.
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51
Es e alo ep esen a la p esión de ca ga es á ica que se aplica á uni o memen e sob e la
supe icie in e na del cilind o en el en o no de simulación po elemen os ini os.
• Simulación
Una ez inalizado el modelado del p o o ipo en Siemens NX, es e se impo a al en o no de
análisis Simcen e 3D pa a lle a a cabo la simulación po elemen os ini os. En p ime
luga , es necesa io asigna el ma e ial co espondien e a la pieza. En es e caso, la aleación
AlSi10Mg no se encuen a disponible en la biblio eca po de ec o del p og ama, po lo que
se p ocede a su inco po ación manual in oduciendo las p opiedades ísico-mecánicas
p e iamen e desc i as.
Una ez ealizado el p oceso de asignación del ma e ial al modelo 3D, se p ocede a la
p epa ación de la simulación en Siemens NX median e la gene ación de una malla
adecuada y la de inición de las condiciones de con o no necesa ias pa a ep esen a
ielmen e el compo amien o del componen e bajo es udio.
El p ime paso consis e en el mallado de la geome ía, el cual se lle a a cabo u ilizando
elemen os ini os de ipo e agonal.
Ilus ación 53. Mallado p o o ipo Nº2.
Es e ipo de elemen os es especialmen e adecuado pa a geome ías complejas como la
del cilind o, ya que pe mi e una mejo adap ación a supe icies cu as e i egula es, lo que
edunda en una mayo p ecisión de los esul ados. Du an e es e p oceso, se ajus an
pa áme os como el amaño del elemen o, la calidad del mallado y la e inación local en
zonas de in e és.
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Ilus ación 54. De alle del mallado p o o ipo Nº2.
Una ez comple ado el mallado, se de inen las condiciones de con o no que ep esen an
las es icciones mecánicas del sis ema. En es e caso, se aplican es icciones en las
supe icies donde el cilind o se encuen a ijado o en con ac o con o os componen es de
la es uc u a. Es as es icciones se de inen de o ma que impidan el desplazamien o en
una o a ias di ecciones, según sea necesa io, con el obje i o de simula de mane a ealis a
el mon aje del cilind o en el conjun o mecánico global.
Ilus ación 55. Res icciones p o o ipo Nº2.
En conc e o, es as condiciones de con o no ep esen an el cilind o i memen e anclado al
cá e , con la cula a a o nillada en la pa e supe io , y con los conduc os de admisión y
escape ambién ijados en sus espec i as ubicaciones. Además, se conside a que la
ál ula de escape se encuen a ins alada en su posición uncional, es deci , apoyada sob e
su asien o, lo cual a ec a di ec amen e a la dis ibución de es ue zos en la zona de la
cáma a de combus ión. Es a con igu ación de es icciones pe mi e ep oduci con
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
53
p ecisión el compo amien o es uc u al del cilind o al como ocu e en condiciones eales
de uncionamien o.
Ilus ación 56. De alle de las es icciones p o o ipo Nº2.
A con inuación, se de ine la ca ga de p esión in e na co espondien e al enómeno de
combus ión que iene luga en el in e io del cilind o. Es a ca ga se aplica sob e la
supe icie in e na del componen e, y su magni ud ha sido calculada p e iamen e en los
apa ados co espondien es del abajo. Es undamen al que es a ca ga se aplique de
o ma uni o me sob e la supe icie in e na.
Ilus ación 57. P esión in e na p o o ipo Nº2.
Una ez comple ados es os pasos, se p ocede a ejecu a la simulación, pe mi iendo
ob ene un análisis de allado del compo amien o es uc u al del cilind o bajo condiciones
de se icio.

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• Resul ados de la simulación
A con inuación, se p esen an los campos de desplazamien o y dis ibución de ensiones
de on Mises en el cilind o, ep esen ados g á icamen e pa a acili a su in e p e ación.
Es os da os pe mi en comp oba que el diseño p opues o cumple con los má genes de
segu idad es ablecidos y que las de o maciones se man ienen den o de lími es admisibles
pa a el co ec o uncionamien o del mo o .
− Análisis de los desplazamien os es uc u ales:
Los desplazamien os gene ados po la p esión de combus ión se ep esen an median e
una escala de colo es, isible en la imagen co espondien e. En dicha escala, el colo azul
oscu o indica las zonas con desplazamien o mínimo, mien as que el ojo señala las á eas
con mayo de o mación.
Ilus ación 58. Análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2.
En es a simulación, el desplazamien o máximo egis ado ha sido de 1,396 mm, localizado
en el puen e que sepa a los pue os de admisión. Es e esul ado indica que dicha zona es
es uc u almen e la más comp ome ida del diseño ac ual, po lo que se á necesa io
conside a la como un pun o c í ico a e o za en u u as i e aciones del p o o ipo.
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55
Ilus ación 59. De alle del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2.
En la siguien e imagen se ha ajus ado la escala de desplazamien os, es ableciéndola en e
0 y 0,5 mm, con el in de isualiza con mayo cla idad las zonas a ec adas; aquellas á eas
con desplazamien os iguales o supe io es a 0,5 mm se ep esen an en colo ojo. Además,
se ha ealizado un co e en la pieza pa a acili a la obse ación de la egión de in e és.
Ilus ación 60. De alle en co e del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2 – zona admisión.
Además, se han obse ado lige as de o maciones en las pa edes del cilind o,
especialmen e en la zona que lo sepa a de los pue os de ans e encia. Es os
desplazamien os, del o den de 0,1 mm, son lo su icien emen e pequeños como pa a no
comp ome e ni la uncionalidad ni la in eg idad es uc u al del conjun o.
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56
Ilus ación 61. De alle en co e del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº2 – zona pue os de ans e encia.
− Análisis de ensiones:
De o ma análoga al análisis de desplazamien os es uc u ales, en el es udio de ensiones
se emplea una escala de colo es pa a ep esen a la magni ud del es ue zo al que se e
some ido el componen e. En es a escala, las zonas con meno ensión se ep esen an en
azul oscu o, mien as que las de mayo concen ación de ensiones se mues an en ojo.
Ilus ación 62. Análisis de ensiones p o o ipo Nº2.
Según los esul ados ob enidos, el alo máximo de ensión egis ada en el modelo es de
2455,60 MPa, lo cual ep esen a un pico localizado que supe a ampliamen e los lími es
admisibles pa a el ma e ial empleado (AlSi10Mg), cuya esis encia a la acción se
encuen a en o no a los 297 MPa. Es e alo se ha de ec ado en la misma zona c í ica
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
57
iden i icada en el análisis de desplazamien os: el puen e que sepa a los pue os de
admisión. Es a coincidencia en e ambos es udios con i ma que dicha á ea cons i uye el
p incipal pun o débil del diseño y, po an o, debe á se obje o de un e ue zo es uc u al en
el p óximo p o o ipo.
Ilus ación 63. De alle del análisis de ensiones p o o ipo Nº2.
En la siguien e imagen se ha modi icado la escala de ensiones, es ableciéndola en e 0 y
300 MPa, con el obje i o de acili a la iden i icación de las zonas más comp ome idas. Es e
ango se ha seleccionado eniendo en cuen a que la esis encia a la acción del ma e ial
es de 297 MPa, lo que pe mi e ap ecia con p ecisión las á eas que se ap oximan a dicho
alo . También, se ha ealizado un co e en la pieza pa a mejo a la isibilidad de la egión
que se desea analiza en de alle.
Ilus ación 64. De alle en co e del análisis de ensiones p o o ipo Nº2.
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Ilus ación 71. Análisis de desplazamien os p o o ipo Nº3.
En es a simulación, el desplazamien o máximo egis ado ha sido de 0,202 mm, localizado
en el puen e que sepa a los pue os de admisión. Es e alo es conside ablemen e in e io
al ob enido en el segundo p o o ipo, lo que indica que las modi icaciones in oducidas en
el modelo han esul ado e ec i as.
Ilus ación 72. De alle en co e del análisis de desplazamien os p o o ipo Nº3.

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El análisis de desplazamien os ha pe mi ido comp oba que las de o maciones en el
modelo son, en gene al, de pequeña magni ud, lo que indica un buen compo amien o
es uc u al. Asimismo, es e es udio ha sido undamen al pa a con i ma la e icacia de las
modi icaciones ealizadas, al e idencia una mejo a signi ica i a en los pun os que
p e iamen e p esen aban debilidades.
- Análisis de ensiones:
Al igual que en el análisis de desplazamien os es uc u ales, en el es udio de ensiones se
u iliza una escala c omá ica pa a ep esen a la magni ud de los es ue zos a los que es á
some ido el componen e. En dicha escala, las zonas con meno es ni eles de ensión
apa ecen en azul oscu o, mien as que las á eas con mayo concen ación de ensiones se
ep esen an en colo ojo.
Ilus ación 73. Análisis de ensiones p o o ipo Nº3.
En es e modelo, el alo máximo de ensión egis ado ha sido de 538,47 MPa, localizado
nue amen e en el puen e que sepa a los pue os de admisión. Aunque es e alo supe a la
esis encia a la acción del ma e ial u ilizado (AlSi10Mg, con un lími e en o no a los 297
MPa), ep esen a una mejo a muy signi ica i a espec o al p o o ipo an e io , en el que se
alcanzaban ensiones supe io es a los 2400 MPa. Cabe des aca que la simulación se ha
ealizado bajo una p esión de 17,43 MPa, alo que incluye un coe icien e de segu idad de
1,5 aplicado sob e la p esión máxima eó ica espe ada en el in e io del cilind o.
Pa a e i ica que el modelo ambién es es uc u almen e iable bajo condiciones de
uncionamien o ealis as, se ha ealizado una segunda simulación empleando únicamen e
la p esión máxima eó ica, sin aplica dicho coe icien e de segu idad. Los esul ados de
es a simulación se p esen an a con inuación, y pe mi en comp oba si las ensiones
gene adas pe manecen po debajo del lími e de esis encia del ma e ial.
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Ilus ación 74. De alle análisis de ensiones p o o ipo Nº3.
En la simulación ealizada con la p esión máxima eó ica de uncionamien o (sin
coe icien e de segu idad), el alo máximo de ensión egis ado ha sido de 360,63 MPa.
Aunque es e alo excede la esis encia a la acción del ma e ial (297 MPa), cabe des aca
que dicha ensión se concen a únicamen e en dos pun os muy localizados, al como se
mues a en la siguien e imagen. Pa a una mejo isualización, se ha ajus ado la escala de
colo es de o ma que odas las zonas que supe an los 297 MPa se ep esen en en ojo, y se
ha ealizado un co e en el modelo pa a acili a la obse ación de las zonas c í icas.
Ilus ación 75. De alle en co e del análisis de ensiones p o o ipo Nº3.
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Como puede ap ecia se, las á eas en las que se supe an los 297 MPa son ex emadamen e
pequeñas y pun uales, lo que indica que se a a de concen aciones de ensión
localizadas, posiblemen e asociadas a i egula idades geomé icas o a e ec os de malla en
los bo des. Es e ipo de concen aciones no comp ome e de o ma signi ica i a la
in eg idad es uc u al del cilind o, ya que no se ex ienden sob e una supe icie ele an e ni
a ec an a la uncionalidad gene al del componen e. Además, en condiciones eales, la
p esencia de pequeñas edis ibuciones de ca ga o lige as de o maciones locales
pe mi i ía mi iga es os picos, educiendo su impac o. Po an o, se conside a que el diseño
del cilind o sigue siendo es uc u almen e iable y que las modi icaciones ealizadas han
mejo ado no ablemen e su compo amien o en e a solici aciones in e nas.
• Conclusiones del análisis po elemen os ini os
El análisis po elemen os ini os ha sido una he amien a undamen al en el p oceso de
alidación del p o o ipo 3. Es a me odología ha pe mi ido no solo an icipa el
compo amien o es uc u al del componen e bajo condiciones de ca ga exigen es, sino
ambién iden i ica con p ecisión las zonas más comp ome idas y e i ica la e icacia de
las modi icaciones in oducidas espec o a e siones an e io es. En es e sen ido, el
es udio ha sido cla e pa a ga an iza la iabilidad uncional y es uc u al del diseño an es
de su ab icación.
En lo que espec a a los desplazamien os, los esul ados ob enidos han mos ado
de o maciones muy educidas en odo el conjun o, con un alo máximo de 0,202 mm. Es a
ci a se encuen a muy po debajo de cualquie umb al c í ico y con i ma que el
componen e man iene su igidez es uc u al en condiciones de ca ga. Además, la
compa ación con p o o ipos an e io es e idencia una mejo a signi ica i a, alidando así
las decisiones de ediseño adop adas du an e el desa ollo.
En cuan o al análisis de ensiones, si bien el alo máximo egis ado bajo la p esión eó ica
sin coe icien e de segu idad ha alcanzado los 360,63 MPa, alo supe io a la esis encia a
la acción del ma e ial (297 MPa), es impo an e des aca que dichas ensiones se
concen an exclusi amen e en dos pun os muy localizados. Tal y como se ha demos ado
en las isualizaciones ob enidas, es as concen aciones a ec an a zonas de dimensión
muy educida y no ep esen an un iesgo eal pa a la in eg idad del cilind o, ya que no se
ex ienden sob e supe icies signi ica i as ni suponen una amenaza uncional. Po an o, se
concluye que el diseño del p o o ipo 3 es es uc u almen e iable, y que el análisis po
elemen os ini os ha sido de e minan e pa a alcanza un diseño op imizado y segu o.
4.2.3.3. Compa a i a en e los análisis de elemen os ini os de los p o o ipos 2
y 3
Con el obje i o de e alua la e ec i idad de las modi icaciones aplicadas en el diseño, se
ha ealizado una compa a i a di ec a en e los esul ados de los análisis po elemen os
ini os co espondien es a los p o o ipos 2 y 3. Ambos modelos han sido some idos a las
mismas condiciones de ca ga, aplicando una p esión in e na de 17,43 MPa, alo que
incluye un coe icien e de segu idad de 1,5 espec o a la p esión máxima eó ica en el
in e io del cilind o. Es a uni o midad en los pa áme os pe mi e alo a obje i amen e el
impac o de los cambios in oducidos desde el pun o de is a es uc u al.
• Compa a i a de desplazamien os
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Pa a ealiza la compa a i a de los desplazamien os es uc u ales en e los p o o ipos 2 y
3, se ha u ilizado la misma escala de colo es en ambas simulaciones, lo que pe mi e una
in e p e ación di ec a y p ecisa de las di e encias en e ambos modelos. En ambos casos,
la escala ha sido ajus ada en e 0 y 0,5 mm, de modo que odas las zonas que p esen en
un desplazamien o igual o supe io a 0,5 mm apa ecen ep esen adas en colo ojo. Es a
elección de escala a o ece una isualización cla a de las egiones más comp ome idas y
mejo a la comp ensión compa a i a de los esul ados. Además, en ambas imágenes se ha
ealizado un co e ans e sal en el modelo del cilind o con el in de expone de o ma más
cla a las zonas in e nas donde se concen an los mayo es desplazamien os.
P o o ipo 2
P o o ipo 3
Ilus ación 76. Compa a i a de desplazamien os en e p o o ipo Nº2 y Nº3.
En el p o o ipo 2 se obse an desplazamien os máximos no ablemen e supe io es,
supe ando incluso el milíme o en cie as zonas c í icas, como el puen e que sepa a los
pue os de admisión. Es as de o maciones, además de comp ome e la in eg idad
es uc u al, suponen un iesgo uncional, ya que pod ían a ec a al co ec o acoplamien o
de componen es adyacen es o p o oca a iga p ema u a del ma e ial. En con as e, el
p o o ipo 3 p esen a desplazamien os conside ablemen e meno es, con un alo máximo
de 0,202 mm. Es a educción sus ancial no solo indica una mejo a cla a en la igidez del
conjun o, sino que ambién con i ma que el diseño de ini i o cumple con los equisi os de
es abilidad y p ecisión dimensional.
• Compa a i a de ensiones
Del mismo modo, se han analizado y compa ado las dis ibuciones de ensiones gene adas
en ambos p o o ipos bajo las mismas condiciones de ca ga, aplicando una p esión in e na
de 17,43 MPa. En ambas simulaciones se ha empleado una escala de colo es ajus ada
en e 0 y 800 MPa, donde las zonas ep esen adas en ojo co esponden a aquellas en las
que las ensiones alcanzan o supe an los 800 MPa. Es a con igu ación pe mi e esal a con
cla idad las á eas con concen aciones más ele adas de es ue zo. Asimismo, se ha
ealizado un co e en ambos modelos con el obje i o de isualiza mejo las egiones
in e nas y acili a la iden i icación de los pun os c í icos en cada caso.
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P o o ipo 2
P o o ipo 3
Ilus ación 77. Compa a i a de ensiones en e p o o ipo Nº2 y Nº3.
En el caso del p o o ipo 2, las ensiones máximas alcanzan alo es ex emadamen e
ele ados, con un pico localizado de 2455,60 MPa en la zona del puen e en e los pue os
de admisión. Es e alo supe a ampliamen e la esis encia a la acción del ma e ial (297
MPa), lo que con i ma la imposibilidad de que dicho diseño sopo e las condiciones de
abajo p e is as. En cambio, en el p o o ipo 3, aunque la ensión máxima es de 538,47
MPa, se obse a una dis ibución mucho más con olada, con concen aciones ele adas
es ingidas a zonas muy pequeñas. Pos e io men e, en la simulación ealizada sin el
coe icien e de segu idad, es deci , aplicando únicamen e la p esión máxima eó ica, la
ensión máxima desciende a 360,63 MPa. Aunque aún supe io al lími e del ma e ial, es as
ensiones se localizan en pun os muy educidos, sin a ec a a la uncionalidad ni
comp ome e la in eg idad es uc u al del conjun o.
• Conclusión de la compa a i a
La compa a i a en e los análisis de elemen os ini os de los p o o ipos 2 y 3 pone de
mani ies o una mejo a es uc u al no able. El p o o ipo 2 p esen aba an o
desplazamien os como ensiones que lo hacían cla amen e in iable desde el pun o de
is a uncional y de segu idad. Sin emba go, g acias a las modi icaciones implemen adas,
el p o o ipo 3 ha alcanzado un compo amien o es uc u al mucho más a o able: los
desplazamien os se han educido a alo es desp eciables y las ensiones, aunque
localmen e ele adas, se man ienen en zonas muy limi adas que no ep esen an un iesgo
eal. Po an o, puede a i ma se que el diseño inal es uncional, es uc u almen e obus o
y ap o pa a su ab icación.
4.2.3.4. P o o ipo imp eso en PLA median e ecnología de imp esión 3D
Una ez comple ado el diseño del e ce p o o ipo en Siemens NX, se p ocedió a su
ab icación median e imp esión 3D u ilizando ma e ial PLA. Es a e apa, al igual que en los
p o o ipos an e io es, iene como inalidad alida el diseño desde el pun o de is a
dimensional y uncional, asegu ando que las modi icaciones ealizadas se han
implemen ado co ec amen e an es de a anza hacia p ocesos más complejos como el
mecanizado.
En es a ocasión, se ha uel o a imp imi el cilind o izquie do, al como se hizo en el segundo
p o o ipo. Es a elección se jus i ica nue amen e po la al a de disponibilidad de las
ál ulas necesa ias pa a el cilind o de echo, lo que imposibili a la comp obación comple a

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70
en esa posición. Po an o, se ha op ado po abaja con el cilind o izquie do, ya que
pe mi e e i ica con p ecisión los ajus es, ole ancias y ensamblajes eque idos.
Ilus ación 78. Vis as p o o ipo Nº3.
4.2.3.5. Incidencias de ec adas du an e la ase de mon aje y alidación del
diseño sob e el conjun o mo o
Una ez ab icado el e ce p o o ipo median e imp esión 3D, se p ocedió al mon aje de las
piezas sob e el conjun o mo o con el obje i o de lle a a cabo la alidación inal del diseño.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
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Es a ase esul a undamen al pa a comp oba de o ma empí ica que las modi icaciones
in oducidas en el modelo cumplen con los equisi os uncionales y dimensionales
p e is os.
Du an e el p oceso, se e i icó cuidadosamen e el encaje de odos los componen es, así
como la co ec a alineación de los pun os de unión y la ausencia de in e e encias en e las
dis in as pa es del conjun o. Pa a ello, se ealiza on p uebas de ensamblaje manual y se
u iliza on ins umen os de medición pa a con i ma que las ole ancias se ajus aban a lo
espe ado.
A di e encia de lo ocu ido en los p o o ipos an e io es, en es a ocasión no se ha de ec ado
ninguna incidencia signi ica i a. Todos los elemen os encaja on co ec amen e y no se
obse a on p oblemas elacionados con desajus es, in e e encias o e o es de diseño.
Po an o, se puede conclui que el e ce p o o ipo cumple con odas las especi icaciones
uncionales y dimensionales es ablecidas, alidando así el diseño como ap o pa a su
pos e io ab icación.
4.2.3.6. Ensamblaje
Al igual que en los p o o ipos an e io es, en el e ce p o o ipo se ha lle ado a cabo el
ensamblaje sob e el cá e o iginal del mo o , inco po ando ambién la cula a, la oma de
admisión y el sis ema de ál ula de escape. Es a ase pe mi e comp oba de o ma p ác ica
la co ec a in e acción en e los dis in os componen es diseñados y ab icados.
En es a ocasión, el p oceso de ensamblaje se ha desa ollado sin incon enien es,
con i mando que odos los elemen os encajan co ec amen e y que no exis en
in e e encias ni desalineaciones. Las mejo as in oducidas espec o a e siones
an e io es han dado como esul ado un conjun o comple amen e uncional, sin apa ición
de nue os e o es.
El ajus e p eciso en e piezas y la co ec a disposición de cada componen e den o del
sis ema alidan el diseño en su conjun o, lo que pe mi e conside a lo como una base
sólida pa a su u u a ab icación en el ma e ial de ini i o.
Ilus ación 79. Ensamblaje p o o ipo Nº3.
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Alojamien o pa a la ál ula de escape:
Se ha ins alado la ál ula de escape comple a, con el obje i o de comp oba que el diseño
p esen a las dimensiones co ec as y un ajus e p eciso. Du an e es a comp obación, se ha
e i icado que la ál ula encaja adecuadamen e en su alojamien o, sin holgu as ni
in e e encias, y que man iene la alineación espe ada con el es o de componen es del
sis ema. Además, se ha asegu ado que el mo imien o de la ál ula se ealiza de o ma
sua e y sin obs ucciones, lo que con i ma la alidez del diseño y su compa ibilidad con los
elemen os eales del conjun o mo o .
Ilus ación 80. Ensamblaje ál ula de escape p o o ipo Nº3.
4.3. Compa a i a en e el cilind o o iginal y el p o o ipo inal
En es e apa ado se lle a a cabo una compa a i a isual y écnica en e el diseño o iginal
del cilind o y el p o o ipo inal desa ollado (P o o ipo 3). El obje i o es des aca las
p incipales modi icaciones ealizadas a lo la go del p oceso de ediseño, an o desde el
pun o de is a uncional como es uc u al. Pa a ello, se incluyen una se ie de imágenes
compa a i as omadas desde dis in as is as del modelo (supe io , la e al, in e io y
sección longi udinal), que pe mi en ap ecia de o ma cla a los cambios in oducidos.
Las di e encias obse adas se comen a án en de alle, haciendo én asis en aquellas
mejo as que han pe mi ido soluciona e o es p e ios, op imiza el compo amien o
mecánico y ga an iza la iabilidad del componen e según los esul ados ob enidos en el
análisis po elemen os ini os.
• Vis a supe io
Cilind o o iginal
P o o ipo 3
Ilus ación 81. Compa a i a is a supe io cilind o o iginal y p o o ipo Nº3.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
73
Desde la is a supe io pueden ap ecia se con cla idad a ias de las modi icaciones más
ele an es lle adas a cabo en el diseño del p o o ipo inal. La di e encia más signi ica i a
es el aumen o del diáme o del cilind o, que ha pasado de 64 mm en el diseño o iginal a 68
mm en el p o o ipo de ini i o. Es e cambio esponde a los nue os eque imien os del mo o
y ha implicado una econ igu ación gene al de las geome ías in e nas.
Asimismo, se ha ampliado el amaño de la camisa de agua con el obje i o de mejo a la
capacidad de e ige ación del cilind o. Es a modi icación pe mi e una mayo ci culación
del luido e ige an e al ededo de las zonas some idas a mayo ca ga é mica,
a o eciendo así una ges ión más e icien e del calo gene ado du an e el uncionamien o.
O o aspec o impo an e es el aumen o del g oso de las pa edes en zonas c í icas, lo que
e ue za la igidez es uc u al del conjun o y mejo a su esis encia en e a ensiones
ele adas. A pesa de es as modi icaciones in e nas, se ha man enido la geome ía ex e io
del cilind o o iginal, de mane a que el componen e sigue siendo comple amen e
compa ible con el es o del conjun o mo o sin eque i ajus es adicionales en las piezas
adyacen es.
• Vis a la e al
Cilind o o iginal
P o o ipo 3
Ilus ación 82. Compa a i a is a la e al en e cilind o o iginal y p o o ipo Nº3.
Desde la is a la e al no se obse an cambios signi ica i os en e el diseño o iginal del
cilind o y el p o o ipo inal. En es a p oyección, ambos modelos p esen an una geome ía
ex e na muy simila , lo cual e leja la in ención de man ene la compa ibilidad dimensional
con el conjun o del mo o .
La conse ación de es a o ma ex e na ga an iza que el nue o diseño pueda in eg a se
co ec amen e en el en o no mecánico p e is o, sin in e e encias con o os componen es.
De es e modo, aunque las modi icaciones in e nas han sido impo an es pa a mejo a el
endimien o é mico y es uc u al, se ha p ocu ado p ese a la en ol en e ex e io del
cilind o, man eniendo así su uncionalidad y su ensamblaje con el es o del sis ema.
• Vis a in e io
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Ilus ación 91. P oceso de colada en el molde y ex acción del cilind o del molde.
Una ez ob enida la pieza b u a de undición, se ealizan ope aciones de mecanizado en
aquellas supe icies que equie en una p ecisión dimensional ele ada, como el
alojamien o del pis ón, los o i icios de mon aje o las supe icies de es anqueidad. Aunque
el moldeo en a ena no pe mi e alcanza ole ancias an ajus adas como o os p ocesos, su
capacidad pa a ep oduci de alles in e nos complejos lo con ie e en una opción muy
adecuada pa a es e ipo de componen es.
Ilus ación 92. Mecanizado del cilind o y p oduc o inal.
En compa ación con el mecanizado CNC de 5 ejes, el moldeo en a ena p esen a en ajas
no ables. Como se explicó an e io men e, la geome ía de un cilind o de mo o de dos
iempos incluye zonas de di ícil acceso, como los pue os de ans e encia y la camisa de
agua, que no pueden mecaniza se de o ma e icien e ni siquie a con máquinas mul ieje,
debido a la o ien ación in e na de es as ca idades y a la imposibilidad de in oduci
he amien as de co e sin in e e encias. El moldeo en a ena, po el con a io, pe mi e
ma e ializa es as o mas in e nas median e el uso de machos, sin necesidad de accede
ísicamen e con he amien as desde el ex e io . Además, mien as el mecanizado CNC
implica la sus acción de ma e ial a pa i de un bloque macizo, con un consumo ele ado
de iempo, ene gía y he amien as, la undición pe mi e ob ene di ec amen e una
p e o ma p óxima a la o ma inal, op imizando el uso del ma e ial y educiendo
signi ica i amen e el despe dicio.

TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
81
Desde el pun o de is a económico, el moldeo en a ena p esen a un cos e inicial mode ado
asociado a la ab icación de los modelos y los machos, pe o una ez ealizados es os
elemen os, el p oceso pe mi e una p oducción en se ie con cos es uni a ios bajos,
especialmen e en se ies medias o la gas. A pesa de que el iempo de p oducción po
unidad puede se más ele ado que en o os p ocesos de undición más au oma izados,
como la inyección a p esión, su lexibilidad y meno in e sión inicial lo con ie en en una
al e na i a muy compe i i a pa a i adas indus iales no ex emadamen e g andes.
En conclusión, el moldeo en a ena ep esen a una solución al amen e ecomendable pa a
la ab icación del cilind o desa ollado en es e p oyec o. Su capacidad pa a ep oduci con
p ecisión las geome ías in e nas esenciales pa a el uncionamien o del mo o de dos
iempos, unida a su escalabilidad y azonable cos e económico, lo con ie en en un
mé odo de ab icación obus o, e icien e y pe ec amen e adecuado an o pa a la ase de
p o o ipado como pa a una e en ual p oducción en se ie del componen e.
5.3. Imp esión 3D me álica
En los úl imos años, la imp esión 3D me álica, ambién conocida como ab icación adi i a
me álica, ha eme gido como una ecnología de angua dia con un g an po encial pa a la
p oducción de componen es de geome ía compleja. Es a écnica, aplicada inicialmen e
en sec o es de al a ecnología como la ae onáu ica, la au omoción de compe ición o la
indus ia médica, pe mi e ab ica piezas di ec amen e a pa i de un modelo digi al
median e la deposición capa a capa de ma e ial me álico undido o sin e izado. En el
con ex o del p esen e p oyec o, la ab icación adi i a en me al cons i uye una opción
écnicamen e iable pa a la p oducción de cilind os de mo o de dos iempos, ya que
o ece una libe ad de diseño que supe a las limi aciones inhe en es an o al mecanizado
po a anque de i u a como a los p ocesos de undición adicionales.
Exis en di e sas ecnologías den o de la imp esión 3D me álica, pe o una de las más
consolidadas y u ilizadas indus ialmen e es la usión selec i a po láse . Es e p oceso se
basa en la deposición de capas sucesi as de pol o me álico muy ino sob e una pla a o ma
de cons ucción. Median e un láse de al a po encia, se unde selec i amen e el pol o
según la sección ans e sal del modelo CAD pa a esa capa, solidi icándose al en ia se.
La pla a o ma desciende lige amen e, se deposi a una nue a capa de pol o, y el p oceso
se epi e capa po capa has a comple a la pieza. El esul ado es un componen e me álico
ín eg o, con una densidad y esis encia mecánica compa ables a las de los me ales
abajados po mé odos adicionales.
Ilus ación 93. P oceso de imp esión 3D me álica.
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82
Desde el pun o de is a écnico, la imp esión 3D me álica o ece en ajas e iden es pa a la
ab icación de un cilind o de mo o de dos iempos. La complejidad de los ans e s, la
camisa de agua y o as ca idades in e nas puede abo da se sin di icul ad, ya que es as
zonas no equie en acceso di ec o de he amien as de co e ni la inse ción de machos. Al
a a se de un p oceso adi i o, cualquie geome ía concebida digi almen e puede
ep oduci se con g an p ecisión, siemp e que se espe en las es icciones básicas de la
ecnología, como los ángulos de oladizo, la necesidad de sopo es en zonas suspendidas
y la mínima sección imp imible. Además, pe mi e in eg a unciones en el diseño que no
se ían posibles con mé odos con encionales, como canales de e ige ación op imizados,
alige amien os in e nos o es uc u as de e ue zo adap a i as.
Ilus ación 94. Cilind o ab icado po imp esión 3D me álica.
No obs an e, es a ecnología ambién p esen a limi aciones ele an es. En p ime luga , el
cos e de ab icación es conside ablemen e más al o en compa ación con o as écnicas,
an o po el ele ado p ecio del pol o me álico u ilizado como po el cos e de las máquinas
y los sis emas auxilia es de abajo como la a mós e a ine e, los sis emas de ecogida de
pol o y los equipos de posp ocesado. Además, la elocidad de ab icación es
ela i amen e baja, lo que hace que es e p oceso no sea adecuado, en gene al, pa a la
p oducción en masa de piezas de g an olumen. O o aspec o impo an e es la necesidad
de posp ocesado. Las piezas ob enidas median e imp esión 3D suelen eque i
ope aciones adicionales de mecanizado en aquellas supe icies c í icas o de con ac o, así
como a amien os é micos pa a elimina ensiones in e nas y mejo a las p opiedades
mecánicas inales.
Compa ando es a ecnología con el moldeo en a ena, la imp esión 3D me álica p esen a
una cla a en aja en é minos de libe ad geomé ica, p ecisión dimensional y posibilidad
de in eg a diseños al amen e op imizados sin necesidad de u illaje especí ico, como
machos. Sin emba go, el moldeo en a ena sigue siendo más compe i i o en é minos de
cos es y iempos de p oducción pa a se ies medias o g andes, además de se una
ecnología más accesible a ni el indus ial. En cambio, si se a a de ab ica p o o ipos
uncionales o se ies muy co as con una geome ía compleja y sin necesidad de g andes
in e siones en u illaje, la imp esión 3D me álica se posiciona como una opción muy
adecuada.
En elación con el mecanizado CNC de 5 ejes, la ab icación adi i a en me al p esen a
en ajas e iden es cuando se a a de piezas con ca idades in e nas inaccesibles po
he amien a, como ocu e con los ans e s y la camisa de agua de un cilind o de dos
iempos. A di e encia del mecanizado, que elimina ma e ial de un bloque sólido, la
imp esión 3D cons uye la pieza desde ce o, pe mi iendo una e iciencia en el uso del
ma e ial y una mayo idelidad al diseño o iginal, sin ene que simpli ica o di idi la pieza
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pa a pode ab ica la. No obs an e, el mecanizado sigue siendo insus i uible pa a ob ene
ole ancias muy ajus adas y acabados supe iciales de al a calidad, po lo que, en muchos
casos, ambos p ocesos pueden conside a se complemen a ios.
En conclusión, la ab icación del cilind o median e imp esión 3D me álica ep esen a una
opción écnicamen e iable y al amen e inno ado a, especialmen e adecuada pa a la ase
de desa ollo de p o o ipos, la alidación de diseños complejos o la p oducción de se ies
co as de componen es con equisi os geomé icos exigen es. Aunque su cos e y iempo
de ab icación no la con ie en en la mejo al e na i a pa a una p oducción masi a, su
capacidad pa a ep oduci con exac i ud los elemen os in e nos más comp ome idos del
cilind o, sin necesidad de u illaje adicional ni ope aciones in e medias, la posiciona como
una he amien a muy aliosa en el ámbi o del diseño y la ingenie ía a anzada.
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6. Plani icación y análisis económico y de iabilidad del
p oyec o
6.1. Plani icación de la ab icación del conjun o de cilind os
A con inuación, se p esen a una plani icación es imada pa a la ab icación del conjun o de
cilind os diseñado en el p esen e p oyec o. Es a plani icación conside a los pasos
necesa ios desde la alidación inal del diseño has a la ob ención de las piezas me álicas
de ini i as, asumiendo un p oceso de imp esión 3D me álica como mé odo p incipal de
ab icación. La du ación o al p e is a es de ap oximadamen e 6 semanas, aunque puede
a ia en unción de la disponibilidad de ecu sos, maquina ia y p o eedo es ex e nos.
G á ico 1. Diag ama de Gan : plani icación es imada del p oceso de ab icación.
6.2. Cos es de desa ollo del p oyec o
El desa ollo del cilind o pa a mo o de dos iempos ha implicado una in e sión signi ica i a
de iempo y ecu sos du an e las dis in as ases del p oyec o. Desde el modelado inicial
has a la alidación del diseño de ini i o, se ha seguido un p oceso i e a i o cen ado en la
mejo a p og esi a del componen e a a és de he amien as de diseño asis ido po
o denado , simulación po elemen os ini os e imp esión 3D pa a alidación geomé ica.
En cuan o al diseño CAD, se ha empleado el so wa e Siemens NX en combinación con
Simcen e 3D, un en o no in eg ado de simulación que pe mi e ealiza es udios
es uc u ales y é micos sob e el modelo diseñado. El iempo o al in e ido en a eas de
modelado, simulación, análisis y modi icación de e o es se es ima en o no a 150 a 200
ho as. Es e p oceso ha sido undamen al no solo pa a de ini la geome ía inal del cilind o,
sino ambién pa a an icipa posibles allos uncionales o es uc u ales an es de p ocede a
su ab icación ísica. Aunque en es e caso no ha sido necesa io adqui i licencias de uso,
cabe señala que se a a de so wa e de al o ni el, cuyo cos e en licencias come ciales
puede supe a los 10.000 eu os anuales po usua io, dependiendo de los módulos
incluidos y del ipo de licencia.
La alidación ísica del diseño se ha lle ado a cabo median e la imp esión 3D en ma e ial
PLA, un políme o e moplás ico ampliamen e u ilizado pa a p o o ipado ápido po su bajo
Fab icación median e imp esión 3D me álica
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cos e y acilidad de imp esión. En es a ase se han p oducido es p o o ipos comple os del
cilind o, además de a ios ú iles auxilia es des inados a acili a la comp obación de
medidas c í icas. Aunque la imp esión se ha ealizado g acias a la colabo ación pe sonal
con un e ce o que ha acili ado g a ui amen e el acceso a una imp eso a 3D domés ica,
en un con ex o p o esional hab ía que con empla la adquisición de una imp eso a
adecuada o la con a ación de se icios ex e nos de imp esión. El cos e del ilamen o
u ilizado ha sido de ap oximadamen e 20 eu os po kilog amo, y cada p o o ipo ha
eque ido en o no a 500 g amos de ma e ial, lo que implica un cos e o al de unos 30 eu os
en consumibles PLA pa a los p o o ipos ab icados. A ello hab ía que suma , en un
escena io p o esional, los cos es de amo ización del equipo de imp esión, la elec icidad
y la mano de ob a.
El p oceso de i e ación del diseño ha sido un aspec o cla e en el desa ollo del p oyec o.
G acias a la posibilidad de e alua los p o o ipos ísicos y de ec a e o es dimensionales,
in e e encias o posibles mejo as écnicas, se ha log ado op imiza p og esi amen e el
modelo has a alcanza una e sión de ini i a alidada an o desde el pun o de is a
uncional como cons uc i o. Es a i e ación ha pe mi ido co egi de ec os de diseño an es
de ealiza in e siones mayo es en p ocesos de ab icación más cos osos o de ini i os, y
ha con ibuido a consolida una me odología de desa ollo obus a y e icien e.
En conjun o, los cos es asociados a es a ase inicial del p oyec o, si bien no han sido
excesi os en é minos económicos di ec os g acias a los medios disponibles, suponen una
in e sión conside able en iempo, conocimien o écnico y plani icación. Es a e apa esul a
esencial pa a ga an iza la iabilidad écnica del p oduc o an es de abo da cualquie
plan eamien o de p oducción en se ie.
6.3. Compa a i a de cos es de ab icación según el p oceso
Tal y como se ha expues o en apa ados an e io es, la ab icación del cilind o median e
mecanizado CNC de 5 ejes ha sido desca ada como una opción iable, debido a las
limi aciones geomé icas del diseño, especialmen e en lo que espec a a la complejidad
in e na de los ans e s y la camisa de e ige ación. Po an o, el análisis compa a i o de
cos es se cen a á en las dos al e na i as écnicas más iables pa a la p oducción del
cilind o: el moldeo en a ena y la imp esión 3D me álica.
6.3.1. Cos es asociados a cada p oceso
• Moldeo en a ena
El p oceso de moldeo en a ena equie e, en p ime luga , la c eación de modelos ísicos y
machos que pe mi an con o ma la geome ía del cilind o en un molde desechable de
a ena silícea, aglu inada median e esinas o a cillas. La ab icación de es os modelos
puede ealiza se median e mecanizado CNC o imp esión 3D, dependiendo del g ado de
de alle y p ecisión eque idos. Es os elemen os cons i uyen un cos e inicial ele ado, pe o
amo izable a lo la go de una se ie media o la ga.
A ello hay que suma el cos e del ma e ial undido, en es e caso una aleación de aluminio
AlSi10Mg, ampliamen e u ilizada en aplicaciones de au omoción po su buena esis encia
mecánica, es abilidad é mica y excelen e colabilidad. Es a aleación se unde
habi ualmen e en ho no eléc ico o de gas, po lo que se debe con empla el cos e

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ene gé ico y la necesidad de dispone de una ins alación indus ial adecuada o
subcon a a el se icio.
Una ez ob enida la pieza b u a undida, es imp escindible lle a a cabo ope aciones de
posp ocesado median e mecanizado CNC, especialmen e en aquellas supe icies que
equie en ole ancias dimensionales ajus adas o buen acabado supe icial, como la base
del cilind o, los asien os de jun as, los conduc os de admisión y escape, y la camisa del
pis ón.
• Imp esión 3D me álica
En el caso de la ab icación adi i a, el cos e se concen a p incipalmen e en el ma e ial de
pa ida (pol o me álico de AlSi10Mg) y en el uso de la maquina ia. La imp esión se ealiza ía
median e ecnología SLM (Selec i e Lase Mel ing), la cual iene un cos e ele ado po ho a
de uncionamien o y equie e el uso de a mós e a ine e (gene almen e a gón), así como
equipos auxilia es de manipulación de pol o, il ación y segu idad. Aunque en es e
p oyec o no se dispone de medios p opios pa a ealiza es a ab icación, se plan ea como
opción la subcon a ación del se icio a emp esas especializadas, lo cual es habi ual y
mucho más iable pa a la p oducción de se ies co as o p o o ipos uncionales.
El cos e de imp esión po unidad puede a ia conside ablemen e, pe o se es ima que el
iempo de ab icación de un cilind o comple o es del o den de 20 ho as po unidad. Al igual
que en el moldeo, se á necesa io ealiza un mecanizado pos e io en las supe icies
c í icas.
6.3.2. Posp ocesado écnico y económico
En ambos mé odos de ab icación (moldeo e imp esión me álica), se equie e un
posp ocesado écnico imp escindible. En p ime luga , se debe ealiza un mecanizado de
p ecisión pa a asegu a ole ancias ajus adas en supe icies uncionales del cilind o.
Además, se con empla la aplicación de un a amien o supe icial especí ico: el nicasilado.
El nicasilado consis e en el depósi o de una capa ina de níquel con ca bu o de silicio (Ni-
SiC) en el in e io de la camisa del cilind o. Es a capa o ece una ele ada du eza, excelen e
esis encia al desgas e y una baja icción, ca ac e ís icas esenciales pa a el co ec o
uncionamien o del mo o y pa a ga an iza una la ga ida ú il del conjun o pis ón-cilind o.
El p oceso se lle a a cabo median e elec odeposición química y equie e un acabado
p e io adecuado de la supe icie in e na. El cos e del nicasilado puede oscila en e 50 y
150 eu os po unidad, dependiendo de las dimensiones y del p o eedo , y debe
con empla se como un cos e ijo adicional po cada pieza uncional ab icada.
6.3.3. Tiempo de ab icación po unidad
El iempo necesa io pa a la ab icación de una unidad de cilind o a ía signi ica i amen e
en unción del p oceso u ilizado. Median e imp esión 3D me álica, cada unidad equie e
ap oximadamen e 20 ho as de cons ucción en máquina, a lo que se añade el iempo de
en iamien o, e i ada de sopo es, a amien o é mico y mecanizado. Es o limi a
conside ablemen e la capacidad p oduc i a y enca ece el cos e uni a io en se ies la gas.
Po el con a io, en el moldeo en a ena, una ez p oducidos los modelos y o ganizado el
sis ema de colada, es posible ab ica múl iples piezas en un solo ciclo de undición. Es o
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pe mi e una mayo elocidad de p oducción, especialmen e en el caso de se ies medias o
la gas, con cos es dec ecien es po unidad ab icada.
6.3.4. Cos e es imado de una p ime a i ada
Pa a la alidación uncional del diseño y su posible come cialización, se con emplan dos
escena ios de p oducción inicial:
• Imp esión 3D me álica: se plan ea la ab icación de una pa eja de cilind os
uncionales, como p ime a se ie expe imen al, que pe mi a comp oba el
endimien o eal del diseño bajo condiciones de abajo. Es a opción, aunque
cos osa, pe mi e ob ene piezas plenamen e uncionales sin necesidad de in e i
en u illaje especí ico, siendo ideal pa a p uebas iniciales o desa ollo de p oduc o.
• Moldeo en a ena: en caso de op a po una p oducción inicial a mayo escala, se
p e é la ab icación de una se ie de 100 unidades, des inadas a su
come cialización en un en o no de p ueba. Es a can idad esul a azonable pa a
e alua la acep ación del p oduc o en el me cado y ajus a la es a egia de
ab icación en unción de la demanda. Según los esul ados de es a p ime a en a,
se pod ía conside a la ampliación de la p oducción o la in e sión en una
ins alación p opia más e icien e.
Es e análisis pone de mani ies o que la imp esión 3D me álica es una opción óp ima pa a
p o o ipos o se ies muy co as, g acias a su lexibilidad y su bajo eque imien o de u illaje,
mien as que el moldeo en a ena ep esen a una al e na i a más en able y escalable a
pa i de se ies medias, siemp e que se cuen e con la in aes uc u a adecuada o se
subcon a e a una undición especializada. En ambos casos, el cos e del posp ocesado
median e mecanizado y nicasilado debe conside a se una pa e esencial del p esupues o,
an o po azones uncionales como de iabilidad a la go plazo del cilind o.
6.4. Viabilidad écnica y económica de cada p oceso
A la ho a de selecciona el p oceso de ab icación más adecuado pa a el cilind o diseñado,
es esencial conside a an o su iabilidad écnica como económica. De las es ecnologías
e aluadas; mecanizado CNC de 5 ejes, moldeo en a ena e imp esión 3D me álica, solo las
dos úl imas han esul ado ac ibles, po lo que el análisis se cen a á en ellas.
El moldeo en a ena o ece una al a iabilidad écnica pa a es e ipo de geome ías
complejas, g acias a la posibilidad de emplea machos que pe mi en ep oduci conduc os
in e nos como los ans e s y la camisa de e ige ación. Su p incipal en aja económica es
que, una ez desa ollados los moldes, pe mi e p oduci g andes can idades con un cos e
uni a io ela i amen e bajo. Es o lo con ie e en el mé odo más en able pa a se ies medias
o la gas, especialmen e si se subcon a a el p oceso a una undición con expe iencia. El
cos e inicial del u illaje y la necesidad de posp ocesado son asumibles si se epa e en e
su icien es unidades.
La imp esión 3D me álica, po su pa e, des aca po su lexibilidad y capacidad de ab ica
di ec amen e desde el modelo CAD sin necesidad de moldes. Es o la hace ideal pa a
p o o ipos uncionales o i adas muy co as, aunque con cos es po unidad ele ados
debido al p ecio del pol o me álico, las ho as de máquina y el posp ocesado necesa io. A
ni el écnico, pe mi e ep oduci la geome ía comple a del cilind o con buena esolución,
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
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pe o equie e subcon a ación debido al ele ado cos e de los equipos y su man enimien o,
lo cual limi a su en abilidad en p oducciones más amplias.
Po úl imo, el mecanizado CNC de 5 ejes, aunque muy p eciso, no es iable pa a es e
diseño conc e o, ya que no pe mi e accede co ec amen e a zonas in e nas como los
ans e s o la camisa de agua sin comp ome e el p oceso ni la in eg idad de la pieza.
En esumen, la imp esión 3D me álica esul a adecuada pa a p oduci las p ime as
unidades uncionales del cilind o, mien as que el moldeo en a ena es la opción más
en able pa a una p oducción sos enida. La elección depende á de la escala del p oyec o
y de los ecu sos disponibles en cada ase.
6.5. Escalabilidad del p oyec o
El diseño del cilind o de mo o de dos iempos desa ollado en es e abajo p esen a una
buena p oyección en cuan o a escalabilidad. T as la alidación uncional median e
p o o ipos en PLA y la e aluación de los p ocesos de ab icación disponibles, se plan ea
una es a egia de escalado p og esi o, adap ada a la demanda y al g ado de madu ez del
p oyec o.
En una p ime a ase, se con empla la ab icación de una pa eja de cilind os median e
imp esión 3D me álica, lo que pe mi i á ealiza p uebas eales en un mo o y con i ma su
co ec o uncionamien o an es de ealiza una in e sión mayo . Una ez alidado el diseño,
se plan ea una p ime a i ada de 100 unidades (50 pa ejas) median e el p oceso de moldeo
en a ena, lo que pe mi i ía pone a la en a un lo e inicial y e alua la acep ación del
p oduc o en el me cado.
En cuan o a la indus ialización del p oceso, la es a egia más azonable en es a ase inicial
es la subcon a ación comple a de las ope aciones de undición, mecanizado y
a amien os pos e io es, ya que el olumen de p oducción aún no jus i ica una in e sión
en ins alaciones p opias. Es a opción es écnicamen e iable g acias a la exis encia de
emp esas especializadas que pueden asumi la ab icación in eg al del p oduc o bajo los
equisi os de inidos.
Si el p oduc o u ie a una buena acogida come cial y se consolidase una demanda es able
y c ecien e, pod ía alo a se en una e apa pos e io la posibilidad de in e naliza pa e o la
o alidad del p oceso p oduc i o, lo cual implica ía una in e sión conside able en
maquina ia, ins alaciones, pe sonal écnico y con ol de calidad. No obs an e, es a
decisión solo end ía sen ido una ez alcanzado un olumen de en as su icien e que
ga an izase la amo ización de dicha in e sión.
Así, el p oyec o se plan ea con una es uc u a escalonada, pe mi iendo c ece de o ma
sos enible en unción de la demanda eal del me cado, minimizando iesgos y op imizando
los ecu sos disponibles en cada e apa.
6.6. Ren abilidad po encial
El análisis de la en abilidad del p oyec o equie e es udia los cos es es imados de
ab icación de cada cilind o uncional y con as a los con los p ecios ac uales del
me cado, con el in de de e mina si el p oduc o puede compe i de o ma iable y
sos enible.
TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350
89
En una p ime a ase, se con empla la ab icación de una pa eja de cilind os median e
imp esión 3D me álica, con el obje i o de alida el diseño en condiciones eales de
uncionamien o. Es a écnica, aunque adecuada pa a se ies muy co as, p esen a un cos e
uni a io ele ado. El p ecio del p oceso de imp esión, conside ando el uso de pol o me álico
de AlSi10Mg, el iempo de máquina (al ededo de 20 ho as po unidad) y la subcon a ación
del se icio, puede si ua se en el en o no de 300 a 400 eu os po cilind o. A es e cos e se
suma el mecanizado pos e io de las supe icies uncionales, así como el a amien o de
nicasilado, que consis e en aplica un ecub imien o ce ámico de níquel y silicio pa a
mejo a la esis encia al desgas e y educi la icción. Es e a amien o iene un cos e
ap oximado de 80 a 120 eu os po unidad, lo que si úa el cos e o al de ab icación po
cilind o en o no a 500–600 eu os, una ci a asumible pa a p o o ipos uncionales, pe o
poco iable pa a p oducción en se ie.
En cambio, pa a una p oducción median e moldeo en a ena con una i ada inicial de 100
unidades, los cos es uni a ios disminuyen conside ablemen e. Aunque es necesa io
asumi un cos e inicial po la ab icación de moldes y machos, es e se amo iza
ápidamen e a medida que se inc emen a el núme o de piezas p oducidas. Conside ando
ambién el mecanizado y el nicasilado, el cos e es imado po unidad en es a modalidad se
si úa en e 150 y 250 eu os, lo que pe mi e plan ea una es a egia come cial mucho más
en able y compe i i a.
En cuan o al p ecio de me cado, es ele an e des aca que ma cas econocidas como
A hena o CPI o ecen ki s de cilind os de aluminio pa a mo o es de dos iempos a un p ecio
de en a al público comp endido en e 800 y 1.000 eu os po pa eja. Sin emba go, es os
cilind os p esen an una di e encia undamen al: no cons an del sis ema o iginal de
ál ulas de escape. Es a di e encia implica un uncionamien o del mo o poco lineal e
inu ilizable en una mo o de calle.
En es e con ex o, el diseño p opues o en es e TFG o ece una cla a en aja compe i i a:
conse a el sis ema o iginal de ál ulas de escape, lo cual mejo a signi ica i amen e la
e iciencia del ba ido de gases, el endimien o gene al del mo o y la expe iencia de
conducción. Es a ca ac e ís ica écnica, no p esen e en la o e a ac ual de la compe encia,
ep esen a un alo añadido muy signi ica i o. Se a a de un nicho de me cado sin explo a ,
lo que ab e una opo unidad eal pa a in oduci un p oduc o di e enciado, capaz de cap a
el in e és de un público exigen e que busca p es aciones supe io es sin enuncia a la
a qui ec u a y uncionalidad o iginal del mo o .
En consecuencia, y eniendo en cuen a que los cos es de ab icación po moldeo pe mi en
man ene un ma gen come cial azonable, se puede conclui que el p oyec o es en able y
compe i i o, con po encial pa a posiciona se como una solución de al o alo en un
me cado que ac ualmen e p esen a poca o e a de cilind os de al as p es aciones que
man engan la ál ula de escape.
6.7. Impac o económico del p o o ipado ápido
La u ilización de ecnologías de p o o ipado ápido median e imp esión 3D en PLA ha
enido un impac o cla amen e posi i o en el desa ollo del p oyec o, an o desde el pun o
de is a écnico como económico. Es a he amien a ha pe mi ido alida de o ma e icaz el
diseño de los cilind os en sus dis in as ases de e olución, acili ando la iden i icación de
e o es geomé icos, con lic os de ensamblaje y posibles mejo as uncionales an es de
pasa a p ocesos de ab icación más complejos y cos osos.
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Ilus ación 100. Pa eja de ca bu ado es “Lec on” pa a Yamaha RD 350.
• Tobe as de admisión
Pa a mon a los nue os ca bu ado es, se á necesa io emplea obe as de admisión
adap adas al mayo diáme o. Es as obe as pe mi en una conexión e icien e en e los
ca bu ado es y las cajas de láminas, asegu ando que no exis an es icciones que limi en
el lujo de mezcla. Además, su geome ía puede es a op imizada pa a a o ece la
dinámica de luidos en la en ada, lo que con ibuye a una espues a más ápida del mo o .
Ilus ación 101. Tobe as de admisión pa a Yamaha RD 350.
• Cajas de láminas
Las cajas de láminas de admisión son componen es c í icos en mo o es de dos iempos,
ya que egulan la en ada de mezcla hacia el cá e . Sus i ui las o iginales po e siones de
al o endimien o con láminas de ca bono pe mi e mejo a la espues a del mo o y educi
las pé didas de mezcla en el momen o de la admisión. El ca bono o ece una mayo
elas icidad y du abilidad en e a ma e iales adicionales, y su uso es á gene alizado en
p epa aciones depo i as y de al o endimien o.
Ilus ación 102. Pa eja de cajas de láminas “V o ce4” pa a Yamaha RD 350.

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97
• Sis ema de encendido
Un encendido de al as p es aciones, ya sea digi al o con cu as de a ance p og amables,
puede ma ca una di e encia signi ica i a en la espues a y la e iciencia del mo o . Es os
sis emas pe mi en adap a el pun o de encendido a di e en es egímenes de e oluciones,
op imizando la combus ión en odo el ango de uncionamien o. Es o se aduce en una
mejo en ega de po encia, una acele ación más lineal y un meno iesgo de de onaciones
indeseadas. De nue o, exis en múl iples opciones come ciales que pueden adap a se a
es e ipo de con igu ación de mo o .
Ilus ación 103. Sis ema de encendido pa a Yamaha RD 350.
Cabe des aca que odos los componen es mencionados se encuen an ac ualmen e
disponibles en el me cado, ab icados po di e sas ma cas especializadas en mo o es de
dos iempos y p epa aciones de al o endimien o. Su inco po ación no es obliga o ia, pe o
sí al amen e ecomendable pa a aquellos usua ios que busquen ob ene el máximo
p o echo del ediseño de los cilind os desa ollado en es e p oyec o.
7.3. P opues a de ki s come ciales
Con el obje i o de acili a al máximo la expe iencia del usua io inal, asegu a la co ec a
compa ibilidad en e componen es y o ece un p oduc o comple o y p o esional, se
plan ea la posibilidad de come cializa los cilind os diseñados en o ma de ki s
es uc u ados po ni eles de equipamien o. Es a es a egia no solo simpli ica el p oceso de
adquisición pa a el clien e, sino que ambién aumen a la pe cepción de calidad y con ianza
en la ma ca, educiendo iesgos écnicos y mejo ando la in eg ación del p oduc o en los
mo o es de des ino.
Se con emplan dos opciones p incipales de come cialización:
Ki Básico
Es e paque e inclui ía exclusi amen e los cilind os y las piezas es ic amen e necesa ias
pa a su mon aje y uncionamien o. Se ía la opción mínima eque ida pa a que el conjun o
pueda se ins alado y ope ado co ec amen e. Su con enido inclui ía:
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• Pa eja de cilind os.
• Cigüeñal con bielas de 115 mm.
• Pis ones de 68 mm.
• Cula as especí icas pa a pis ones de 68 mm.
• Ins ucciones pa a la modi icación del cá e supe io .
Es e ki es á pensado pa a usua ios con cie a expe iencia mecánica o p epa ado es que
deseen adqui i únicamen e los elemen os imp escindibles y complemen a el mon aje
con sus p opias piezas.
Ki Comple o
El segundo paque e incluye odos los componen es del Ki Básico más una se ie de
mejo as ecomendadas que op imizan el endimien o y la expe iencia de uso. Es e ki es á
o ien ado a aquellos clien es que deseen saca el máximo pa ido a la nue a con igu ación
del mo o , asegu ando la máxima compa ibilidad en e odas las piezas desde el p ime
momen o. Inclui ía, además de odo lo an e io :
• Escapes.
• Ca bu ado es.
• Tobe as de admisión.
• Cajas de láminas.
• Sis ema de encendido.
Es e en oque modula no solo apo a lexibilidad al modelo de negocio, sino que además
pe mi e di igi se a dis in os pe iles de clien es: desde usua ios a anzados que solo
necesi an las piezas esenciales has a aquellos que buscan un paque e lla e en mano,
comple o y sin complicaciones.
Pa a la iabilidad de es a es a egia, se con empla la posibilidad de es ablece
colabo aciones con ab ican es o dis ibuido es especializados en componen es de al o
endimien o pa a mo o es de dos iempos. Es as alianzas pe mi i ían o ece p oduc os de
calidad con as ada den o de los ki s, asegu a la disponibilidad de piezas, y simpli ica la
logís ica del mon aje y la dis ibución. De es e modo, se e i a ían posibles e o es de
compa ibilidad y se ga an iza ía una expe iencia de comp a p o esional y iable.
La c eación de es os ki s e ue za la idea de o ece un p oduc o inal cohe en e, bien
diseñado y ácil de implemen a po pa e del usua io, a la ez que apo a un alo añadido
signi ica i o al p oyec o desde el pun o de is a come cial y de posicionamien o en el
me cado.
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8. Conclusiones
El p esen e T abajo Fin de G ado ha enido como inalidad el diseño de un conjun o de
cilind os de al o endimien o pa a el mo o de la Yamaha RD350, log ando un inc emen o
de cilind ada has a los 421 cm³ sin enuncia al uso del sis ema de ál ula de escape
a iable YPVS (Yamaha Powe Val e Sys em). Es e plan eamien o écnico esponde a una
necesidad eal en el ámbi o de la mejo a de mo o es de dos iempos, ya que ac ualmen e
no exis en soluciones come ciales que aúnen es e aumen o de cilind ada con la
conse ación del sis ema YPVS, c ucial pa a p ese a una en ega de po encia equilib ada
y p og esi a.
El desa ollo del p oyec o ha implicado un igu oso análisis del es ado del a e, donde se
ha cons a ado que los ki s exis en es en el me cado es án o ien ados casi exclusi amen e
a la compe ición, anulando comple amen e el uncionamien o del YPVS. Es o de i a en
mo o es con una cu a de pa ab up a y poco u ilizable en en o nos u banos o mix os,
además de implica ecuen emen e modi icaciones in asi as sob e los cá e es
o iginales. F en e a es a si uación, el p oyec o p opone una al e na i a écnica inno ado a,
que op imiza el diseño del cilind o man eniendo la compa ibilidad con la a qui ec u a del
mo o o iginal y o eciendo una mejo a eal en p es aciones, sin comp ome e su
e sa ilidad.
El p oceso de diseño se ha abo dado de o ma me ódica y undamen ada, comenzando po
una e isión exhaus i a del mo o de o igen y del sis ema YPVS. A pa i de es a base, se
p ocedió a la modelización pa amé ica en el en o no Siemens NX, donde se gene a on es
p o o ipos sucesi os. Cada i e ación pe mi ió co egi e o es de ec ados en ases
an e io es, mejo ando an o la p ecisión dimensional como la uncionalidad del conjun o.
Las p uebas con p o o ipos imp esos en PLA y las mediciones empí icas de g ados de
dis ibución alida on que el nue o diseño se man iene den o de unos má genes
acep ables espec o a los alo es o iginales, lo que ga an iza una cu a de uncionamien o
simila , pe o con un no able aumen o de po encia y cilind ada.
Además, se ha e ec uado un análisis es uc u al po el mé odo de elemen os ini os (FEM),
e aluando las ensiones in e nas bajo condiciones de ca ga p opias de un ciclo de
combus ión eal. Los esul ados han demos ado que el diseño p opues o p esen a una
esis encia es uc u al adecuada, especialmen e si se ab ica en aleaciones como el
AlSi10Mg, cumpliendo con los eque imien os é micos y mecánicos del en o no de
ope ación.
El es udio ambién ha con emplado dis in as al e na i as de ab icación, compa ando
p ocesos como el mecanizado CNC, la undición en a ena y la imp esión 3D me álica. Se
ha ealizado un análisis écnico-económico de cada una, alo ando no solo los cos es
uni a ios, sino ambién los iempos de p oducción, necesidades de pos p ocesado y la
escalabilidad en unción del olumen de p oducción. Es a e aluación demues a que el
p oyec o es no solo écnica sino económicamen e iable, y po encialmen e en able en un
con ex o de p oducción limi ada pa a es au ado es o en usias as de la Yamaha RD350.
Po úl imo, se ha complemen ado el diseño con un conjun o de piezas de apoyo que
ga an izan la co ec a ins alación y uncionamien o del nue o cilind o, p es ando especial
a ención a la compa ibilidad con componen es cla e como la cula a, la caja de láminas y
el sis ema de escape.
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En conclusión, es e p oyec o no solo cumple con los obje i os iniciales, sino que ambién
apo a una con ibución aliosa e inno ado a al ámbi o de la ingenie ía mecánica aplicada
a mo o es de combus ión in e na de dos iempos. Se p esen a como una solución
equilib ada en e endimien o, iabilidad, usabilidad y cos e, man eniéndose iel a la
iloso ía o iginal de la Yamaha RD350. Asimismo, ab e la pue a a u u as líneas de
desa ollo como la ab icación uncional de los cilind os, la ealización de p uebas
dinámicas en banco de po encia o incluso la indus ialización del p oduc o como ki de
mejo a come cial. El abajo ealizado sien a así las bases pa a un desa ollo pos e io con
po encial eal de aplicación, an o desde una pe spec i a écnica como come cial.
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9. Líneas u u as
El p esen e p oyec o ha pe mi ido desa olla un diseño uncional de cilind os pa a el mo o
Yamaha RD350, aumen ando su cilind ada a 421 cm³ y man eniendo el sis ema o iginal de
ál ula de escape a iable YPVS. No obs an e, debido al ca ác e concep ual y académico
del abajo, exis en di e sas a eas y líneas de desa ollo que pod ían abo da se en u u os
p oyec os pa a con inua , alida y mejo a los esul ados ob enidos. A con inuación, se
de allan algunas de las más ele an es.
9.1. Validación es uc u al y uncional
• Fab icación en ma e ial me álico y p uebas en condiciones eales: El siguien e
paso lógico se ía la ab icación del conjun o de ini i o en AlSi10Mg median e
imp esión 3D me álica, seguido de su ins alación en un mo o ope a i o.
• Ensayos en banco de p uebas: Una ez mon ado el conjun o, se pod ían ealiza
p uebas de endimien o en banco pa a ob ene da os eales de po encia, pa ,
consumo, cu a de en ega y espues a del sis ema YPVS. Es o pe mi i ía compa a
obje i amen e el compo amien o en e al mo o o iginal y e i ica la alidez del
diseño p opues o.
• Ensayos es uc u ales y é micos: Aplicación de ca gas é micas y mecánicas en
condiciones con oladas pa a e i ica la esis encia del componen e, la
es anqueidad del conjun o, y la in eg idad del alojamien o del sis ema YPVS.
9.2. Simulación a anzada y op imización
• Análisis CFD (Dinámica de Fluidos Compu acional): La simulación del
compo amien o del lujo de gases den o del cilind o pe mi i ía op imiza el diseño
de los pue os de admisión, ans e encia y escape, minimizando u bulencias y
pé didas de ca ga, y mejo ando así el endimien o olumé ico y la e iciencia de
combus ión.
• Análisis e modinámico del ciclo: Modelado del ciclo comple o del mo o pa a
analiza la e olución de p esión, empe a u a y olumen, y así iden i ica posibles
mejo as en la geome ía de cáma a o iempos de dis ibución.
• Op imización opológica: Uso de algo i mos de op imización es uc u al pa a
educi peso man eniendo la igidez necesa ia, especialmen e ele an e si el
diseño se des ina a aplicaciones de compe ición o endimien o a anzado.
• Es udios de a iga y ida ú il: E alua el compo amien o del componen e an e
ca gas cíclicas y é micas, pa a es ima su du abilidad en el iempo y p e eni
posibles allos po a iga.
9.3. In eg ación y compa ibilidad con o os elemen os del mo o
• Rediseño de cula a especí ica: Aunque es e p oyec o se ha cen ado en los
cilind os, se ía ecomendable desa olla cula a op imizada pa a es a nue a
con igu ación de cilind ada y geome ía.

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• Es udio del sis ema de e ige ación: Ve i icación del compo amien o é mico
con la nue a con igu ación y ediseño, si ue a necesa io, del ci cui o de
e ige ación pa a man ene empe a u as óp imas de uncionamien o.
• E aluación del sis ema de escape: El nue o caudal de gases puede eque i
ajus es en el sis ema de escape o iginal. Analiza su compo amien o pe mi i ía
e i a pé didas de endimien o y mejo a la e acuación de gases quemados.
9.4. P oducción y aplicación eal
• E aluación de cos es y ab icación en se ies co as: Es udia la iabilidad de
lanza el p oduc o como ki come cial, incluyendo su pos p ocesado, con ol de
calidad y compa ibilidad con piezas es ánda .
• Compa ibilidad con o os modelos de mo o o a ian es: Analiza la posibilidad
de adap a el diseño pa a su uso en mo o es de i ados, como el Yamaha Banshee,
lo que amplia ía su aplicabilidad en o os con ex os.
• Validación po pa e de usua ios o pilo os: Realiza p uebas en condiciones
eales de uso (compe ición, ca e e a, uso u bano) pa a ecoge da os subje i os
de compo amien o y sensaciones, lo que pod ía e oalimen a u u as i e aciones
del diseño.
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10. Bibliog a ía
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1986
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11. Anexo I. Planos de los p o o ipos
ÍNDICE DE PLANOS
1. P o o ipo 1
1.1. Vis a la e al
1.2. Vis a plan a supe io
1.3. Vis a plan a in e io
1.4. Vis a admisión
1.5. Vis a escape
2. P o o ipo 2
2.1. Vis a la e al
2.2. Vis a plan a supe io
2.3. Vis a plan a in e io
2.4. Vis a admisión
2.5. Vis a escape
3. P o o ipo 3
3.1. Vis a la e al
3.2. Vis a plan a supe io
3.3. Vis a plan a in e io
3.4. Vis a admisión
3.5. Vis a escape