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

Curso: 2024-2025 Fecha: VitoriaGasteiz, 1 de julio de 2025 Alumno: Aguillo, Arbona, Oriol Director 1: Ansotegui, Araico, Joseba Directora 2: Boyano, Murillo, 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 2 ÍNDICE GENERAL Resumen ejecutivo ........................................................................................................ 7 Laburpen exekutiboa ..................................................................................................... 8 Executive summary ........................................................................................................ 9 1. Introducción ......................................................................................................... 10 1.1. Contexto ...................................................................................................... 10 1.2. Motor 2 tiempos ........................................................................................... 11 1.2.1. Partes del cilindro ................................................................................. 11 1.2.2. Funcionamiento general de un motor de dos tiempos ............................ 14 1.3. Sistema YPVS ............................................................................................... 15 1.3.1. Introducción y contexto histórico .......................................................... 15 1.3.2. Principio de funcionamiento ................................................................. 16 1.3.3. Componentes y control del sistema ...................................................... 16 1.3.4. Ventajas del sistema YPVS .................................................................... 17 1.3.5. Aplicación en la Yamaha RD 350 ........................................................... 18 1.3.6. Conclusión ........................................................................................... 18 2. Estado del arte ..................................................................................................... 19 2.1. Tecnologías existentes para el aumento de cilindrada .................................... 19 2.2. Ausencia del sistema YPVS en kits comerciales ............................................. 21 2.3. Comparativa entre soluciones comerciales y requisitos del presente proyecto 21 2.4. Proyectos similares o antecedentes .............................................................. 22 3. Objeto y alcance del proyecto ............................................................................... 23 3.1. Moto base y especificaciones originales ........................................................ 23 3.2. Objetivo general ........................................................................................... 23 3.3. Objetivos específicos ................................................................................... 23 3.4. Limitaciones del proyecto ............................................................................. 24 3.5. Justificación del enfoque elegido .................................................................. 24 4. Proceso de diseño de los cilindros ......................................................................... 25 4.1. Condiciones del diseño ................................................................................ 25 4.2. Diseño de prototipos en Siemens NX ............................................................. 27 4.2.1. Prototipo 1............................................................................................ 27 4.2.1.1. Diseño ................................................................................................. 27 4.2.1.2. Prototipo impreso en PLA mediante tecnología de impresión 3D ............ 32 4.2.1.3. Incidencias detectadas durante la fase de montaje y validación del diseño sobre el conjunto motor ........................................................................................ 33 4.2.1.4. Ensamblaje .......................................................................................... 37 4.2.1.5. Errores detectados durante el montaje y sus soluciones ........................ 38 4.2.2. Prototipo 2............................................................................................ 39 TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 3 4.2.2.1. Diseño ................................................................................................. 39 4.2.2.2. Prototipo impreso en PLA mediante tecnología de impresión 3D ............ 40 4.2.2.3. Incidencias detectadas durante la fase de montaje y validación del diseño sobre el conjunto motor ........................................................................................ 41 4.2.2.4. Ensamblaje .......................................................................................... 45 4.2.2.5. Medición grados de distribución ............................................................ 46 4.2.2.6. Análisis de elementos finitos (FEM) ....................................................... 49 4.2.2.7. Errores detectados durante el montaje y sus soluciones ........................ 58 4.2.3. Prototipo 3............................................................................................ 59 4.2.3.1. Diseño ................................................................................................. 59 4.2.3.2. Análisis por elementos finitos (FEM) ...................................................... 60 4.2.3.3. Comparativa entre los análisis de elementos finitos de los prototipos 2 y 3 67 4.2.3.4. Prototipo impreso en PLA mediante tecnología de impresión 3D ............ 69 4.2.3.5. Incidencias detectadas durante la fase de montaje y validación del diseño sobre el conjunto motor ........................................................................................ 70 4.2.3.6. Ensamblaje .......................................................................................... 71 4.3. Comparativa entre el cilindro original y el prototipo final ................................ 72 5. Posibles procesos de fabricación .......................................................................... 77 5.1. Mecanizado en máquina CNC de 5 ejes ........................................................ 77 5.2. Moldeo en arena........................................................................................... 79 5.3. Impresión 3D metálica ................................................................................. 81 6. Planificación y análisis económico y de viabilidad del proyecto .............................. 84 6.1. Planificación de la fabricación del conjunto de cilindros ................................ 84 6.2. Costes de desarrollo del proyecto ................................................................. 84 6.3. Comparativa de costes de fabricación según el proceso ................................ 85 6.3.1. Costes asociados a cada proceso ............................................................. 85 6.3.2. Posprocesado técnico y económico .......................................................... 86 6.3.3. Tiempo de fabricación por unidad ............................................................. 86 6.3.4. Coste estimado de una primera tirada ....................................................... 87 6.4. Viabilidad técnica y económica de cada proceso ........................................... 87 6.5. Escalabilidad del proyecto ............................................................................ 88 6.6. Rentabilidad potencial ................................................................................. 88 6.7. Impacto económico del prototipado rápido ................................................... 89 6.8. Conclusión de viabilidad .............................................................................. 90 7. Piezas de apoyo para los cilindros ......................................................................... 92 7.1. Piezas totalmente necesarias ....................................................................... 92 7.2. Piezas aconsejables, pero no imprescindibles ............................................... 95 7.3. Propuesta de kits comerciales ...................................................................... 97 TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 4 8. Conclusiones ....................................................................................................... 99 9. Líneas futuras ..................................................................................................... 101 9.1. Validación estructural y funcional ..................................................................... 101 9.2. Simulación avanzada y optimización ................................................................ 101 9.3. Integración y compatibilidad con otros elementos del motor ............................. 101 9.4. Producción y aplicación real ............................................................................ 102 10. Bibliografía ..................................................................................................... 103 11. Anexo I. Planos de los prototipos..................................................................... 105 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Comparativa entre soluciones comerciales. ..................................................... 22 Tabla 2. Comparativa de distribuciones. ....................................................................... 28 Tabla 3. Grados de distribución original. ....................................................................... 31 Tabla 4. Errores y soluciones prototipo Nº1. .................................................................. 39 Tabla 5. Grados de distribución prototipo Nº2. .............................................................. 48 Tabla 6. Comparativa de grados de distribución del cilindro original y prototipo Nº2. ...... 48 Tabla 7. Propiedades AlSi10Mg. .................................................................................... 49 Tabla 8. Errores y soluciones prototipo Nº2. .................................................................. 59 ÍNDICE DE ECUACIONES Ecuación 1. Cálculo de cilindrada de motor bicilíndrico. ............................................... 25 Ecuación 2. Cálculo de cilindrada del motor original. .................................................... 25 Ecuación 3. Cálculo de la cilindrada objetivo. ............................................................... 26 Ecuación 4. Cálculo de presión media efectiva cilindrada original. ................................ 50 Ecuación 5. Cálculo de presión máxima cilindrada original. .......................................... 50 Ecuación 6. Cálculo de presión media efectiva cilindrada 421cc. .................................. 50 Ecuación 7. Cálculo de presión máxima cilindrada 421cc. ............................................ 50 Ecuación 8. Cálculo de presión máxima con coeficiente de seguridad. .......................... 50 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1. Diagrama de Gantt: planificación estimada del proceso de fabricación. ......... 84 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Yamaha RD 350. ...................................................................................... 10 Ilustración 2. Diagrama del motor y sistema YPVS de Yamaha RD 350. ........................... 11 Ilustración 3. Vista lateral en sección a través del plano de simetría. Muestra una representación en corte del perfil del componente, realizada siguiendo el plano de simetría longitudinal. ................................................................................................................ 12 Ilustración 4. Vista en planta superior con corte a baja altura. La sección se ha realizado a una cota inferior con el fin de visualizar adecuadamente los puertos de transferencia.... 13 Ilustración 5. Vista en planta superior con corte a mayor altura. En esta vista, el plano de corte se ha situado a una cota superior, lo que permite apreciar la camisa que envuelve los conductos del sistema de refrigeración. ....................................................................... 13 TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 5 Ilustración 6. Vista en alzado con sección transversal. Esta vista permite observar tanto los puertos de transferencia como los conductos de refrigeración, gracias al corte aplicado estratégicamente para revelar dichas estructuras internas. ........................................... 13 Ilustración 7. Vista explosionada de los cilindros y el sistema YPVS. .............................. 15 Ilustración 8. Diagrama de una válvula rotativa. ............................................................ 16 Ilustración 9. Pareja de válvulas rotativas. ..................................................................... 16 Ilustración 10. Servomotor del sistema YPVS. ............................................................... 17 Ilustración 11. Unidad de control CDI. .......................................................................... 17 Ilustración 12. Kit de cilindros Athena. .......................................................................... 19 Ilustración 13. Cárter inferior original (izq.) y modificado (dcha.). ................................... 20 Ilustración 14. Cilindros CPI Cheetah Cub. ................................................................... 20 Ilustración 15. Esquema de los puertos de los cilindros de CPI. ..................................... 21 Ilustración 16. Esquema del pistón y biela originales. .................................................... 25 Ilustración 17. Esquema del pistón y biela del nuevo conjunto. ...................................... 26 Ilustración 18. Medición de grados de distribución original. ........................................... 29 Ilustración 19. Medición grados de escape originales con válvula de escape abierta. ..... 30 Ilustración 20. Medición de grados de escape originales con válvula de escape cerrada. 30 Ilustración 21. Medición grados de admisión originales. ................................................ 31 Ilustración 22. Vistas prototipo Nº1. ............................................................................. 32 Ilustración 23. Desalineación orificios anclaje prototipo Nº1. ........................................ 33 Ilustración 24. Interferencia en la fijación prototipo Nº1. ............................................... 33 Ilustración 25. Alojamiento admisión prototipo Nº1. ..................................................... 34 Ilustración 26. Toma admisión prototipo Nº1. ............................................................... 34 Ilustración 27. Orificios roscados de la admisión prototipo Nº1. .................................... 35 Ilustración 28. Pared admisión prototipo Nº1. ............................................................... 35 Ilustración 29. Toma de escape prototipo Nº1. .............................................................. 35 Ilustración 30. Interferencia con el cárter prototipo Nº1. ............................................... 36 Ilustración 31. Anclaje culata prototipo Nº1. ................................................................. 36 Ilustración 32. Interferencia entre cilindros prototipo Nº1. ............................................. 36 Ilustración 33. Asiento válvula de escape prototipo Nº1. ............................................... 37 Ilustración 34. Ensamblaje prototipo Nº1...................................................................... 37 Ilustración 35. Ensamblaje válvula de escape prototipo Nº1. ......................................... 38 Ilustración 36. Actuación válvula escape prototipo Nº1. ................................................ 38 Ilustración 37. Vistas prototipo Nº2. ............................................................................. 41 Ilustración 38. Interferencia en la fijación prototipo Nº2. ............................................... 41 Ilustración 39. Interferencia en el anclaje prototipo Nº2. ............................................... 42 Ilustración 40. Agujeros anclaje al carter prototipo Nº2. ................................................ 42 Ilustración 41. Orificios de fijación de la admisión prototipo Nº2. .................................. 43 Ilustración 42. Comparativa del asiento de válvula de escape entre prototipo Nº1 y Nº2. 43 Ilustración 43. Orificio válvula de escape prototipo Nº2................................................. 44 Ilustración 44. Comparativa alojamiento válvula de escape entre original y prototipo Nº2. ................................................................................................................................... 44 Ilustración 45. Desalineación escape prototipo Nº2. ..................................................... 44 Ilustración 46. Ensamblaje prototipo Nº2...................................................................... 45 Ilustración 47. Ensamblaje válvula de escape prototipo Nº2. ......................................... 45 Ilustración 48. Actuación válvula escape prototipo Nº2. ................................................ 46 Ilustración 49. Pistón 68mm impreso en PLA. ............................................................... 46 Ilustración 50. Bulón impreso en PLA. ........................................................................... 47 Ilustración 51. Ensamblaje del pistón y bulón impresos en PLA. .................................... 47 Ilustración 52. Ensamblaje del pistón, bulón y prototipo Nº2. ........................................ 48 Ilustración 53. Mallado prototipo Nº2. .......................................................................... 51 Ilustración 54. Detalle del mallado prototipo Nº2. ......................................................... 52 TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 6 Ilustración 55. Restricciones prototipo Nº2. .................................................................. 52 Ilustración 56. Detalle de las estricciones prototipo Nº2. .............................................. 53 Ilustración 57. Presión interna prototipo Nº2. ................................................................ 53 Ilustración 58. Análisis de desplazamientos prototipo Nº2. ........................................... 54 Ilustración 59. Detalle del análisis de desplazamientos prototipo Nº2. .......................... 55 Ilustración 60. Detalle en corte del análisis de desplazamientos prototipo Nº2 – zona admisión. .................................................................................................................... 55 Ilustración 61. Detalle en corte del análisis de desplazamientos prototipo Nº2 – zona puertos de transferencia. ............................................................................................. 56 Ilustración 62. Análisis de tensiones prototipo Nº2. ...................................................... 56 Ilustración 63. Detalle del análisis de tensiones prototipo Nº2. ..................................... 57 Ilustración 64. Detalle en corte del análisis de tensiones prototipo Nº2. ........................ 57 Ilustración 65. Comparativa entre la distribución del prototipo Nº2 y Nº3. ..................... 60 Ilustración 66. Mallado prototipo Nº3 ........................................................................... 61 Ilustración 67. Detalle del mallado prototipo Nº3. ......................................................... 61 Ilustración 68. Restricciones prototipo Nº3. .................................................................. 62 Ilustración 69. Detalle de las restricciones prototipo Nº3. ............................................. 62 Ilustración 70. Presión interna prototipo Nº3. ................................................................ 63 Ilustración 71. Análisis de desplazamientos prototipo Nº3. ........................................... 64 Ilustración 72. Detalle en corte del análisis de desplazamientos prototipo Nº3. ............ 64 Ilustración 73. Análisis de tensiones prototipo Nº3. ...................................................... 65 Ilustración 74. Detalle análisis de tensiones prototipo Nº3. ........................................... 66 Ilustración 75. Detalle en corte del análisis de tensiones prototipo Nº3. ........................ 66 Ilustración 76. Comparativa de desplazamientos entre prototipo Nº2 y Nº3. .................. 68 Ilustración 77. Comparativa de tensiones entre prototipo Nº2 y Nº3. ............................. 69 Ilustración 78. Vistas prototipo Nº3. ............................................................................. 70 Ilustración 79. Ensamblaje prototipo Nº3...................................................................... 71 Ilustración 80. Ensamblaje válvula de escape prototipo Nº3. ......................................... 72 Ilustración 81. Comparativa vista superior cilindro original y prototipo Nº3. ................... 72 Ilustración 82. Comparativa vista lateral entre cilindro original y prototipo Nº3. .............. 73 Ilustración 83. Comparativa vista inferior entre cilindro original y prototipo Nº3. ............ 74 Ilustración 84. Comparativa vista admisión entre cilindro original y prototipo Nº3. ......... 74 Ilustración 85. Comparativa del alojamiento de la válvula de escape entre cilindro original y prototipo Nº3. ........................................................................................................... 75 Ilustración 86. Comparativa de diseño de puertos entre cilindro original y prototipo Nº3. 75 Ilustración 87. Maquina CNC de 5 ejes. ........................................................................ 77 Ilustración 88. Vista seccionada de los puertos de transferencia. .................................. 78 Ilustración 89. Destalle en corte de la camisa de agua. ................................................. 78 Ilustración 90. Moldes y machos para la fabricación de los cilindros. ............................. 79 Ilustración 91. Proceso de colada en el molde y extracción del cilindro del molde. ......... 80 Ilustración 92. Mecanizado del cilindro y producto final. ............................................... 80 Ilustración 93. Proceso de impresión 3D metálica. ........................................................ 81 Ilustración 94. Cilindro fabricado por impresión 3D metálica. ....................................... 82 Ilustración 95. Cigüeñal “HotRods” para Yamaha RD 350. ............................................. 93 Ilustración 96. Pistón “Wiseco” de 68mm. .................................................................... 93 Ilustración 97. Culata “Cool Head” para Yamaha RD 350. .............................................. 94 Ilustración 98. Carter superior mecanizado de Yamaha RD 350. .................................... 94 Ilustración 99. Escapes “Arrow” para Yamaha RD 350. ................................................... 95 Ilustración 100. Pareja de carburadores “Lectron” para Yamaha RD 350. ........................ 96 Ilustración 101. Toberas de admisión para Yamaha RD 350. ........................................... 96 Ilustración 102. Pareja de cajas de láminas “Vforce4” para Yamaha RD 350. .................. 96 Ilustración 103. Sistema de encendido para Yamaha RD 350. ........................................ 97 TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 7 Resumen ejecutivo El presente Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo el diseño de un nuevo conjunto de cilindros para el motor bicilíndrico de dos tiempos de la Yamaha RD350, con el fin de aumentar su cilindrada original de 347 cm³ a 421 cm³. A diferencia de las soluciones comerciales actualmente disponibles, el diseño propuesto conserva íntegramente el sistema original de válvula de escape variable YPVS (Yamaha Power Valve System), lo que constituye uno de los principales retos técnicos y, al mismo tiempo, el valor diferencial del proyecto. El motor de la RD350, especialmente en su versión equipada con YPVS, destaca por ofrecer un equilibrio entre rendimiento y versatilidad. Sin embargo, las modificaciones existentes orientadas al aumento de cilindrada eliminan este sistema, comprometiendo la entrega progresiva de potencia y restringiendo el uso del vehículo a contextos exclusivamente deportivos. En este contexto, el presente trabajo plantea una solución innovadora que permite incrementar las prestaciones del motor sin renunciar a su carácter polivalente. El desarrollo del proyecto se ha estructurado en distintas fases. En primer lugar, se ha realizado un análisis técnico del motor original y del sistema YPVS, así como una revisión del estado del arte de las soluciones comerciales existentes. A continuación, se ha llevado a cabo el modelado tridimensional de los nuevos cilindros mediante el software Siemens NX, ajustando las cotas y geometrías a una configuración de 68 mm de diámetro y 58 mm de carrera, con el objetivo de alcanzar los 421 cm³. El diseño ha sido validado mediante la fabricación de tres prototipos físicos en PLA a través de impresión 3D, lo que ha permitido identificar y corregir errores de montaje, interferencias y desviaciones dimensionales. Además, se ha realizado un análisis detallado de los grados de distribución de admisión y escape, considerando la influencia de la válvula YPVS en su posición abierta y cerrada, con el fin de mantener un comportamiento lo más cercano posible al del motor original. También se han llevado a cabo simulaciones mediante análisis por elementos finitos (FEM) para evaluar la resistencia estructural del diseño frente a las condiciones de presión interna durante el funcionamiento. El trabajo incluye asimismo una comparativa de distintos procesos de fabricación viables para la producción de los cilindros definitivos, como el mecanizado CNC de 5 ejes, el moldeo en arena y la impresión 3D metálica. Cada alternativa se ha evaluado en términos de coste, tiempo de fabricación, requisitos técnicos y viabilidad económica, tanto para unidades individuales como para series cortas. En conjunto, el proyecto ofrece una solución técnica replicable y razonablemente asequible para aquellos usuarios que deseen mejorar el rendimiento del motor de su RD350 sin renunciar a las cualidades que lo caracterizan. El diseño propuesto permite aumentar la cilindrada conservando la progresividad en la entrega de potencia, manteniendo así el equilibrio entre prestaciones mejoradas y la esencia original del modelo. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 8 Laburpen exekutiboa Gradu Amaierako Lan honen helburua Yamaha RD350aren bi aldiko motor bizilindrikorako zilindro multzo berri bat diseinatzea da, jatorrizko zilindrada 347 cm³-tik 421 cm³ -ra handitzeko. Gaur egun eskuragarri dauden irtenbide komertzialetan ez bezala, proposatutako diseinuak YPVS (Yamaha Power Valve System) ihes-balbula aldakorreko jatorrizko sistema kontserbatzen du oso-osorik, eta hori da erronka tekniko nagusietako bat eta, aldi berean, proiektuaren balio diferentziala. RD350aren motorra, bereziki YPVSz hornitutako bertsioan, errendimenduaren eta moldakortasunaren arteko oreka eskaintzen duelako nabarmentzen da. Hala ere, zilindrada handitzera bideratutako aldaketek sistema hori ezabatzen dute, potentzia pixkanaka eskaintzea arriskuan jarriz eta ibilgailuaren erabilera soilik kiroltestuinguruetara mugatuz. Testuinguru horretan, lan honek irtenbide berritzaile bat planteatzen du, motorraren ezaugarriak handitzeko aukera ematen duena, izaera balioaniztunari uko egin gabe. Proiektuaren garapena hainbat fasetan egituratu da. Lehenik eta behin, jatorrizko motorraren eta YPVS sistemaren azterketa teknikoa egin da, eta dauden irtenbide komertzialen artearen egoera berrikusi da. Ondoren, zilindro berrien hiru dimentsioko modelaketa egin da Siemens NX softwarearen bidez, kotak eta geometriak 68 mm-ko diametroko eta 58 mm-ko ibilbideko konfiguraziora egokituz, 421 cm³ lortzeko helburuarekin. 3D inprimaketaren bidez PLAn hiru prototipo fisiko fabrikatuz baliozkotu da diseinua, eta, horri esker, muntaketako, interferentzietako eta dimentsiodesbideratzeetako akatsak identifikatu eta zuzendu ahal izan dira. Gainera, sarrerako eta iheseko banaketa-graduen azterketa xehatua egin da, YPVS balbulak posizio irekian eta itxian duen eragina kontuan hartuta, jatorrizko motorretik ahalik eta hurbilen egon dadin. Simulazioak ere egin dira elementu finituen bidezko analisien bidez (FEM), funtzionamenduan zehar diseinuak barne-presioaren baldintzen aurrean duen egiturazko erresistentzia ebaluatzeko. Era berean, behin betiko zilindroak ekoizteko bideragarriak diren hainbat fabrikazioprozesu alderatzen ditu lanak, hala nola 5 ardatzeko CNC mekanizazioa, hareazko moldekatzea eta metalezko 3D inprimaketa. Aukera bakoitza kostuaren, fabrikaziodenboraren, baldintza teknikoen eta bideragarritasun ekonomikoaren arabera ebaluatu da, bai banakako unitateetarako, bai serie laburretarako. Oro har, proiektuak konponbide tekniko bat eskaintzen du, erreplikagarria eta arrazoizkoa, bere RD350 motorraren errendimendua hobetu nahi duten erabiltzaileentzat, ezaugarri bereizgarriei uko egin gabe. Proposatutako diseinuak zilindrada handitzea ahalbidetzen du, potentzia-entregan progresibotasuna mantenduz, horrela, hobetutako ezaugarrien eta modeloaren jatorrizko esentziaren arteko oreka mantenduz. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 9 Executive summary This Bachelor's Thesis aims to design a new set of cylinders for the two-stroke twin-cylinder engine of the Yamaha RD350, with the goal of increasing its original displacement from 347 cm³ to 421 cm³. Unlike current commercial solutions, the proposed design fully preserves the original Yamaha Power Valve System (YPVS), which represents both the main technical challenge and the distinctive value of the project. The RD350 engine, particularly in its YPVS-equipped version, stands out for its balance between performance and versatility. However, existing displacement-increasing modifications eliminate this system, compromising smooth power delivery and limiting the vehicle’s usability to strictly high-performance or racing contexts. In this regard, the present work proposes an innovative solution that enhances engine performance while maintaining its original multipurpose character. The project development is structured into several phases. First, a technical analysis of the original engine and the YPVS was carried out, along with a review of the current state of the art regarding commercial upgrade kits. Then, a 3D parametric model of the new cylinders was developed using Siemens NX software, adapting the geometry to a configuration of 68 mm bore and 58 mm stroke to achieve a total displacement of 421 cm³. The design was validated through the fabrication of three physical prototypes in PLA using 3D printing technology, which enabled the identification and correction of assembly issues, interferences, and dimensional deviations. In addition, a detailed analysis of intake and exhaust timing was conducted, considering the influence of the YPVS in both open and closed positions, with the objective of replicating the performance characteristics of the original engine. Structural simulations using Finite Element Method (FEM) were also performed to verify the design’s resistance to internal operating pressures. The study also includes a comparative analysis of different manufacturing methods for the final production of the cylinders, such as 5-axis CNC machining, sand casting, and metal 3D printing. Each alternative was assessed in terms of cost, production time, technical feasibility, and economic viability for both single units and small production batches. Overall, the project offers a replicable and reasonably affordable technical solution for users who wish to improve the performance of their RD350 engine without sacrificing the qualities that define it. The proposed design allows for an increase in displacement while maintaining smooth power delivery, thus preserving the balance between enhanced performance and the original character of the model. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 16 1.3.2. Principio de funcionamiento El sistema YPVS consiste en una válvula rotativa ubicada en la lumbrera de escape del cilindro. Esta válvula modifica la altura efectiva de la lumbrera, alterando así el momento de apertura y cierre del puerto de escape en función de las revoluciones del motor. A bajas revoluciones, la válvula se posiciona de manera que reduce la altura de la lumbrera de escape, lo que mejora la velocidad de los gases de escape y aumenta el par motor en ese rango. A medida que las revoluciones aumentan, la válvula gira para elevar la altura de la lumbrera, permitiendo un mayor flujo de gases y mejorando la potencia en altas revoluciones. Ilustración 8. Diagrama de una válvula rotativa. 1.3.3. Componentes y control del sistema El sistema YPVS está compuesto por los siguientes elementos: • Válvula rotativa: Cilindro giratorio que modifica la apertura de la lumbrera de escape. Ilustración 9. Pareja de válvulas rotativas. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 17 • Servomotor: Motor eléctrico que acciona la válvula rotativa. Este es gestionado por la unidad de control, que determina la posición óptima de la válvula en función de las revoluciones del motor, asegurando una transición suave entre diferentes regímenes de funcionamiento. Ilustración 10. Servomotor del sistema YPVS. • Unidad de control (CDI): Controla el servomotor basándose en la señal de revoluciones del motor. Ilustración 11. Unidad de control CDI. • Sensores de RPM: Proporcionan información sobre el régimen del motor a la unidad de control. 1.3.4. Ventajas del sistema YPVS La implementación del YPVS en motores de dos tiempos ofrece las siguientes ventajas: • Mejora del par motor a bajas y medias revoluciones. Al optimizar la apertura de la lumbrera de escape, se logra una mejor combustión y mayor eficiencia en estos rangos. • Aumento de la potencia máxima. A altas revoluciones, la válvula se ajusta para permitir un mayor flujo de gases, incrementando la potencia disponible. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 18 • Curva de potencia más lineal. La transición suave entre diferentes regímenes de revoluciones proporciona una entrega de potencia más predecible y manejable. • Versatilidad en la conducción. Mejora la usabilidad del motor tanto en entornos urbanos como en conducción deportiva. 1.3.5. Aplicación en la Yamaha RD 350 En la Yamaha RD 350, el sistema YPVS fue una innovación clave que diferenciaba este modelo de sus predecesores. La integración del YPVS permitió a la RD 350 ofrecer un rendimiento superior en una amplia gama de condiciones de conducción, combinando la potencia característica de los motores de dos tiempos con una entrega de par más controlada y eficiente. 1.3.6. Conclusión El sistema YPVS representa una solución ingeniosa para mejorar el rendimiento de los motores de dos tiempos, abordando las limitaciones inherentes a este tipo de motorización. Su capacidad para ajustar dinámicamente la apertura de la lumbrera de escape en función del régimen del motor permite optimizar tanto el par motor como la potencia máxima, ofreciendo una experiencia de conducción más versátil y eficiente. En el contexto de este proyecto, la preservación y adaptación del sistema YPVS en el rediseño de los cilindros es fundamental para mantener las características de rendimiento y usabilidad que definen a la Yamaha RD 350. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 19 2. Estado del arte 2.1. Tecnologías existentes para el aumento de cilindrada Actualmente, existen en el mercado diversas soluciones orientadas a aumentar la cilindrada del motor de la Yamaha RD 350, la mayoría de ellas inspiradas o directamente adaptadas desde el mundo de la competición, especialmente desde las preparaciones para el quad Yamaha Banshee. Estas soluciones comerciales incluyen kits de cilindros y cigüeñales de diferentes configuraciones, que permiten alcanzar cilindradas mayores, aunque con compromisos técnicos relevantes. Uno de los fabricantes más conocidos es Athena 4 , que ofrece un kit de cilindros con un diámetro de 68 mm, manteniendo la carrera original del motor (54 mm). Esto permite alcanzar una cilindrada de aproximadamente 392cc, aunque el sistema YPVS queda completamente anulado, lo que reduce drásticamente la versatilidad del motor. La ganancia de cilindrada es muy reducida (tan solo unos 44cc adicionales), lo cual no compensa la pérdida de progresividad que supone eliminar la válvula de escape variable. Estos kits están claramente enfocados a usos en circuito, donde se prioriza el rendimiento en altas revoluciones y se prescinde de la entrega de par a bajas vueltas. Ilustración 12. Kit de cilindros Athena. Una alternativa posible sería combinar este kit con un cigüeñal de carrera más larga, utilizando bielas de 115 mm, pero esta configuración provoca un desajuste en la altura de los puertos de admisión y escape. Para corregirlo, sería necesario realizar una modificación manual mediante una herramienta rotativa de alta velocidad, con el objetivo de reposicionar las lumbreras. Este proceso, además de laborioso, implica un alto riesgo de error: un pequeño exceso en el mecanizado podría inutilizar el cilindro, comprometiendo irreversiblemente su funcionamiento. Por otro lado, el fabricante CPI 5 ofrece una gama mucho más amplia de soluciones, tanto por debajo como por encima de los 421cc. Los kits que se sitúan por debajo de esta cifra presentan problemas similares a los de Athena: pérdida del sistema YPVS y ganancias muy 4 ATHENA S.p.A. Kit cilindro Yamaha Banshee 392cc. 5 CPI Racing. Catálogo de kits de motor para Yamaha Banshee y RD350. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 20 limitadas de cilindrada, lo que los convierte en una opción poco recomendable. En el otro extremo, los kits por encima de 421 cc implican una modificación mucho más profunda: para montar cigüeñales con bielas más largas es necesario realizar un rebaje interno en los cárteres, creando un “pasadizo” con una herramienta rotativa que permita el giro del nuevo cigüeñal sin que las bielas colisionen con las paredes del cárter. Esta operación es invasiva, irreversiblemente modifica el motor y representa un umbral técnico que muchos usuarios prefieren evitar. Ilustración 13. Cárter inferior original (izq.) y modificado (dcha.). Dentro de la oferta de CPI, el kit de 421 cc (diámetro 68 mm, carrera 58 mm) representa un punto intermedio interesante en términos de ganancia de cilindrada y complejidad de instalación. Es, de hecho, la misma configuración dimensional que se plantea en este proyecto. Sin embargo, este kit también prescinde del sistema YPVS y está claramente orientado a competición, especialmente a carreras de aceleración (drag racing) con Banshees. Sus puertos presentan una configuración muy agresiva, optimizada para generar la mayor potencia posible en el rango alto de revoluciones. Como consecuencia, la entrega de par en bajos y medios regímenes es prácticamente inexistente, lo que lo convierte en una opción inadecuada para una motocicleta de uso urbano o mixto. Ilustración 14. Cilindros CPI Cheetah Cub. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 21 Ilustración 15. Esquema de los puertos de los cilindros de CPI. 2.2. Ausencia del sistema YPVS en kits comerciales Una de las principales limitaciones de todos los kits comerciales disponibles en el mercado es la anulación sistemática del sistema YPVS. Ninguno de los cilindros diseñados para aumentar la cilindrada de los motores RD 350 o Banshee conserva esta válvula rotativa de escape variable, lo cual tiene implicaciones muy relevantes para la curva de par y el comportamiento general del motor. La ausencia del YPVS concentra la entrega de potencia en el rango alto de revoluciones, haciendo que el motor sea poco aprovechable en situaciones cotidianas o en conducción urbana. Esta característica genera una respuesta abrupta y poco lineal, muy alejada del comportamiento progresivo que ofrece un motor con YPVS. Además, al verse obligado a operar constantemente en la franja alta del cuentarrevoluciones, el motor sufre un mayor desgaste, lo que compromete su fiabilidad a medio y largo plazo. 2.3. Comparativa entre soluciones comerciales y requisitos del presente proyecto De la revisión anterior se desprende que ninguna de las soluciones existentes en el mercado cumple simultáneamente con los dos requisitos fundamentales de este proyecto: 1. Alcanzar una cilindrada de 421 cc (68 mm × 58 mm). 2. Conservar plenamente el sistema YPVS y su funcionalidad. Las soluciones por debajo de 421 cc apenas aportan mejoras significativas y suprimen el YPVS. Las que superan dicha cifra requieren modificaciones estructurales en los cárteres que no son deseables para un proyecto que pretende ser replicable sin grandes modificaciones en el motor original. Además, todos los kits disponibles presentan configuraciones de puertos muy agresivas, optimizadas para competición, pero totalmente inadecuadas para una motocicleta de uso polivalente o recreativo. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 22 Cilindrada Válvulas de escape Athena 392 No CPI 421 No Especificación deseada 421 Si Tabla 1. Comparativa entre soluciones comerciales. 2.4. Proyectos similares o antecedentes En cuanto a antecedentes técnicos o desarrollos similares, no se ha identificado ningún proyecto documentado que combine el aumento de cilindrada hasta 421cc con el mantenimiento del sistema YPVS. Lo más cercano es la utilización de cigüeñales con bielas de 115 mm junto con pistones de altura reducida (30,93 mm), manteniendo el sistema YPVS con cilindros originales. Esta configuración permite ganar ligeramente en cilindrada, pero obliga a modificar la altura de los puertos manualmente, con los riesgos ya mencionados de excederse en el mecanizado. Se trata de una solución experimental, poco documentada y con resultados inciertos, además de no proporcionar una ganancia de rendimiento comparable a la de un rediseño completo de los cilindros. En definitiva, no existe en la actualidad una propuesta técnica como la que plantea este proyecto, lo que refuerza su carácter innovador y su relevancia práctica dentro del mundo de las preparaciones de motores de dos tiempos. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 23 3. Objeto y alcance del proyecto 3.1. Moto base y especificaciones originales El proyecto parte como base de una motocicleta Yamaha RD 350, concretamente de la versión 2UA correspondiente al año 1987, equipada de fábrica con un motor bicilíndrico de dos tiempos refrigerado por líquido y con el sistema YPVS (Yamaha Power Valve System) plenamente operativo. Este motor presenta una configuración original con diámetro de cilindro de 64 mm y carrera de 54 mm, lo que da lugar a una cilindrada total de 347 cm³. El cigüeñal original monta bielas de 110 mm de longitud, y los pistones utilizados tienen una altura de 38 mm (desde la cabeza hasta el eje del bulón), parámetros que determinan la cinemática y la distribución del motor en su configuración de serie. 3.2. Objetivo general El objetivo principal del proyecto es llevar a cabo el diseño completo de un nuevo conjunto de cilindros, destinados a ser montados sobre dicho motor, con el fin de incrementar la cilindrada hasta los 421 cm³. Esta ampliación se logrará mediante la adopción de una nueva configuración geométrica con diámetro de 68 mm y carrera de 58 mm. A diferencia de todos los kits comerciales actualmente disponibles, el diseño propuesto preserva el funcionamiento del sistema YPVS original, lo cual representa uno de los principales retos técnicos del proyecto y, al mismo tiempo, su mayor valor diferencial. 3.3. Objetivos específicos Para alcanzar el objetivo general, se han definido una serie de metas técnicas concretas: • Rediseñar el cilindro del motor en modelo 3D paramétrico utilizando el software Siemens NX, partiendo de las cotas originales y ajustándolas a los nuevos requerimientos geométricos. • Asegurar la compatibilidad completa con el sistema YPVS, manteniendo su ubicación, anclajes y funcionalidad mediante un alojamiento rediseñado y validado. • Realizar el prototipado físico mediante impresión 3D en material PLA, con el fin de validar el montaje, las tolerancias y la geometría general. • Medir y ajustar los grados de distribución del nuevo cilindro (admisión y escape), con válvula cerrada y abierta, y compararlos con los valores del cilindro original. • Realizar un análisis estructural mediante elementos finitos (FEM) para verificar la resistencia del diseño frente a las condiciones de presión interna propias del funcionamiento real. • Estudiar distintas alternativas de fabricación para los cilindros definitivos: mecanizado CNC, fundición en arena e impresión 3D metálica. • Evaluar la viabilidad técnica y económica de cada proceso propuesto, incluyendo estimaciones de coste, tiempos de fabricación y escalabilidad. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 24 3.4. Limitaciones del proyecto El presente proyecto tiene como finalidad el desarrollo conceptual, diseño y validación de los nuevos cilindros, por lo que no contempla la fabricación metálica funcional final, ni la realización de ensayos en banco de potencia ni pruebas dinámicas en vehículo. Tampoco se aborda la modificación completa del motor ni se diseñan otros elementos estructurales como culatas o escapes, salvo en lo necesario para asegurar la compatibilidad dimensional y funcional del conjunto. Se ha optado por una validación principalmente dimensional y estructural, apoyada en el prototipado en PLA y en simulaciones FEM, dado el carácter académico del trabajo y la viabilidad temporal y económica del mismo. 3.5. Justificación del enfoque elegido La elección de una cilindrada de 421 cm³ responde a criterios tanto técnicos como prácticos. Por encima de este umbral, los kits comerciales requieren modificaciones invasivas en los cárteres, como mecanizados interiores para permitir el giro de cigüeñales con bielas más largas, lo cual complica enormemente la implantación y resta fiabilidad al conjunto. El diseño propuesto busca alcanzar el máximo aumento de cilindrada posible sin necesidad de alterar los cárteres originales, asegurando así una mayor compatibilidad y facilidad de montaje. Asimismo, conservar el sistema YPVS permite mantener las características de conducción que definen el carácter polivalente de la RD 350, con una curva de par más progresiva y utilizable, adecuada tanto para conducción deportiva como para uso urbano. Esta dualidad es imposible de conseguir con los kits actuales, todos ellos diseñados para competición pura y con entrega de potencia muy agresiva, concentrada exclusivamente en altas revoluciones. Este proyecto pretende, por tanto, cubrir un vacío existente en el mercado, ofreciendo una solución técnicamente viable, razonablemente sencilla de implantar y adaptada a las necesidades de usuarios que deseen mejorar el rendimiento de sus motores sin renunciar al equilibrio y funcionalidad que caracteriza al diseño original de Yamaha. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 25 4. Proceso de diseño de los cilindros 4.1. Condiciones del diseño El motor original de la Yamaha RD 350 está configurado como un bicilíndrico en paralelo de dos tiempos, con un diámetro de cilindro de 64 mm y una carrera de 54 mm. La cilindrada total del conjunto puede calcularse mediante la siguiente expresión: Ecuación 1. Cálculo de cilindrada de motor bicilíndrico. donde: • D: Diámetro del cilindro (mm) • C: Carrera del pistón (mm) Sustituyendo los valores correspondientes (D = 64mm, C = 54mm) se obtiene una cilindrada total de 347 cm³, correspondiente al motor de serie: Ecuación 2. Cálculo de cilindrada del motor original. Otros parámetros relevantes del motor original son los siguientes: • Altura del pistón (distancia desde la cara superior hasta el eje del bulón): 38 mm • Longitud de la biela (de centro a centro): 110 mm Ilustración 16. Esquema del pistón y biela originales. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 32 Como complemento a la descripción del primer prototipo, se ha incluido en el Anexo I 9 un conjunto de planos técnicos en formato A4 que muestran las vistas principales del modelo. Dado que esta fue la primera iteración del desarrollo, algunos de los detalles presentes en los planos permiten visualizar los aspectos que posteriormente se identificarían como errores durante la fase de validación del montaje. 4.2.1.2. Prototipo impreso en PLA mediante tecnología de impresión 3D Una vez finalizado el modelado tridimensional en Siemens NX, se procedió a la fabricación del primer prototipo utilizando tecnología de impresión 3D con material PLA. El objetivo principal de esta fase fue realizar una primera validación dimensional del diseño, permitiendo comprobar la correspondencia entre las cotas teóricas y la geometría física obtenida. Ilustración 22. Vistas prototipo Nº1. 9 En estos planos se han representado únicamente las cotas más significativas del diseño, seleccionadas por su relevancia funcional y estructural. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 33 4.2.1.3. Incidencias detectadas durante la fase de montaje y validación del diseño sobre el conjunto motor Durante la implementación práctica del diseño y su montaje en los cárteres del motor, se identificaron una serie de desviaciones y errores dimensionales que impidieron el correcto ensamblaje de los componentes. A continuación, se detallan los principales problemas detectados y las soluciones propuestas: 1. Desalineación de los orificios de anclaje del lado derecho: Los tornillos de fijación al cárter presentan cotas incorrectas, lo que impide su ajuste con los espárragos correspondientes. Ilustración 23. Desalineación orificios anclaje prototipo Nº1. Solución propuesta: Reposicionar los orificios unos pocos milímetros para garantizar el correcto alineamiento. 2. Interferencia en las tuercas de fijación delanteras al cárter: La geometría actual no permite el atornillado de las tuercas debido a la falta de espacio libre. Ilustración 24. Interferencia en la fijación prototipo Nº1. Solución propuesta: Eliminar material en las zonas críticas para permitir el acceso y el apriete de las tuercas. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 34 3. Espacio insuficiente en la zona de admisión: La configuración del alojamiento de la caja de láminas no permite su correcta colocación. Ilustración 25. Alojamiento admisión prototipo Nº1. Solución propuesta: Ampliar el alojamiento y prolongar la toma de admisión para asegurar un apoyo adecuado sobre la superficie del cilindro. 4. Dimensiones incorrectas en la toma de admisión: La inclinación y la longitud de la toma de admisión no se corresponden con lo especificado. Ilustración 26. Toma admisión prototipo Nº1. Solución propuesta: Disminuir ligeramente la inclinación y aumentar la longitud para optimizar el flujo de admisión. 5. Desfase en la disposición de los orificios roscados de la admisión: La distancia entre los orificios superiores e inferiores es incorrecta, impidiendo el montaje de la tobera de admisión. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 35 Ilustración 27. Orificios roscados de la admisión prototipo Nº1. Solución propuesta: Reubicar los orificios para corregir la geometría. 6. Espesor insuficiente en la pared inferior del alojamiento de la caja de láminas: Esta condición compromete la integridad estructural del conjunto. Ilustración 28. Pared admisión prototipo Nº1. Solución propuesta: Aumentar el espesor de dicha zona para asegurar resistencia mecánica adecuada. 7. Dimensiones erróneas en la toma de escape: Se detectó un error en la inclinación y tamaño de la toma de escape, lo que compromete el acoplamiento con el sistema de escape. Ilustración 29. Toma de escape prototipo Nº1. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 36 Solución propuesta: Rediseñar la geometría para corregir la desviación. 8. Contacto no deseado con el cárter en el lateral derecho del cilindro: Esta interferencia impide el apoyo completo del cilindro. Ilustración 30. Interferencia con el cárter prototipo Nº1. Solución propuesta: Modificar el perfil de contacto para eliminar la interferencia. 9. Posicionamiento incorrecto de dos orificios roscados de la culata: Los orificios traseros presentan un leve desplazamiento, impidiendo un montaje preciso. Ilustración 31. Anclaje culata prototipo Nº1. Solución propuesta: Reposicionarlos con precisión según las cotas teóricas. 10. Exceso de material entre los cilindros: Este exceso genera interferencias entre cilindros, dificultando su montaje y el deslizamiento entre ambos. Ilustración 32. Interferencia entre cilindros prototipo Nº1. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 37 Solución propuesta: Reducir el material sobrante aumentando unos milímetros el espacio entre cilindros. 11. Curvatura incorrecta en la superficie de asiento de las válvulas: Este defecto impide un apoyo uniforme de las válvulas, siendo una de las incidencias más críticas del conjunto. Ilustración 33. Asiento válvula de escape prototipo Nº1. Solución propuesta: Ajustar el diámetro de la curva reduciéndolo ligeramente, manteniendo la curvatura adecuada para garantizar una distribución homogénea del contacto. 4.2.1.4. Ensamblaje El ensamblaje del cilindro prototipo fabricado en PLA constituye una etapa clave para la verificación de medidas y comprobación dimensional del diseño. A lo largo de este proceso se han identificado y confirmado todos los errores mencionados previamente, lo que ha permitido establecer las correcciones necesarias para su versión definitiva. En las siguientes imágenes se puede observar el cilindro prototipo montado sobre el cárter, en comparación directa con un cilindro original. Asimismo, se muestra la colocación de la culata, las toberas de admisión y, de forma destacada, la integración del sistema de válvula de escape, elemento fundamental para el correcto funcionamiento del conjunto. Ilustración 34. Ensamblaje prototipo Nº1. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 38 Alojamiento para la válvula de escape. En esta fase se ha comprobado la colocación de la válvula de escape en su correspondiente alojamiento, incluyendo la instalación de casquillos y retenes, con el fin de verificar que el diseño presenta las tolerancias y dimensiones adecuadas para el correcto montaje y funcionamiento del sistema. Esta comprobación resulta esencial para asegurar la compatibilidad con los componentes originales y garantizar la estanqueidad y movilidad del conjunto. Ilustración 35. Ensamblaje válvula de escape prototipo Nº1. Vista de la válvula a través del cilindro y el escape. En las imágenes se puede apreciar cómo la válvula de escape actúa directamente sobre el puerto, modificando y reduciendo su sección efectiva según su posición. La impresión del prototipo en material PLA ha permitido comprobar de forma visual y funcional la interacción del sistema YPVS con la geometría del primer diseño, confirmando su correcta integración y operatividad dentro del conjunto. Ilustración 36. Actuación válvula escape prototipo Nº1. 4.2.1.5. Errores detectados durante el montaje y sus soluciones Nº Descripción del error Posible causa Solución propuesta 1 Desalineación de orificios de anclaje al cárter derecho. Error de dimensionado o tolerancias en CAD. Reposicionar los orificios unos milímetros para alinear con los espárragos. 2 Imposibilidad de atornillar las tuercas delanteras. Falta de espacio para herramienta. Eliminar material en zonas críticas para permitir el acceso. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 39 3 Espacio insuficiente para la caja de láminas en admisión. Diseño subdimensionado del alojamiento. Ampliar el alojamiento y alargar la toma de admisión. 4 Inclinación y longitud incorrecta de la toma de admisión. Fallo en el cálculo de geometría funcional. Disminuir la inclinación y aumentar la longitud. 5 Mala posición de orificios roscados en la admisión. Error en la disposición de cotas. Reubicar los orificios según medidas correctas. 6 Espesor insuficiente en la pared inferior del alojamiento de la caja de láminas. Falta de refuerzo estructural en diseño. Aumentar el espesor de la zona crítica. 7 Error en inclinación y tamaño de la toma de escape. Fallo de diseño en la trayectoria del escape. Rediseñar la toma de escape para corregir geometría. 8 Contacto indeseado con el cárter en el lado derecho del cilindro. Interferencia por falta de margen. Ajustar el perfil lateral del cilindro para evitar el contacto. 9 Desplazamiento de dos orificios roscados en la culata. Error de posicionamiento en la fase de mecanizado o modelado. Reposicionar los orificios traseros con precisión. 10 Exceso de material entre cilindros que impide el deslizamiento. Falta de control de tolerancias entre piezas adyacentes. Reducir el material sobrante y aumentar separación entre cilindros. 11 Curvatura incorrecta en el asiento de válvulas, impidiendo contacto homogéneo. Defecto crítico en el diseño del perfil de apoyo. Reducir ligeramente el diámetro manteniendo la curvatura adecuada. Tabla 4. Errores y soluciones prototipo Nº1. 4.2.2. Prototipo 2 4.2.2.1. Diseño Para el desarrollo del prototipo 2 se han tenido en cuenta todos los errores detectados en el prototipo 1, los cuales, tal y como se detalló en el apartado anterior, presentaban una relevancia considerable y requerían una corrección obligatoria. Entre los fallos más significativos cabe destacar el dimensionado inadecuado de la cavidad destinada a las válvulas de escape, la falta de espacio para la correcta ubicación de la caja de láminas en la toma de admisión y la presencia de diversos orificios desalineados, que comprometían el ensamblaje del conjunto. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 40 Adicionalmente, se han implementado mejoras funcionales orientadas a la optimización del rendimiento del motor. Entre ellas, destaca el rediseño de los puertos y tomas, con el objetivo de dotarlos de una geometría más aerodinámica, que favorezca el flujo interno de los gases a través del cilindro, mejorando así tanto la eficiencia volumétrica como la respuesta del motor. Cabe señalar que, a pesar de las modificaciones estructurales introducidas, tanto el prototipo 1 como el prototipo 2 comparten el mismo diseño de distribución de puertos, asegurando así la coherencia en los parámetros de funcionamiento estudiados. Como complemento a esta segunda iteración del diseño, se han generado planos generales del cilindro que se incluyen en el Anexo II 10 . 4.2.2.2. Prototipo impreso en PLA mediante tecnología de impresión 3D Una vez finalizado el diseño mediante el software Siemens NX, se procedió a su fabricación mediante impresión 3D en material PLA, con el objetivo de verificar la corrección del modelo y comprobar su viabilidad antes de pasar a etapas más avanzadas de mecanizado o producción. Cabe destacar que, a diferencia del prototipo 1, en esta ocasión se ha impreso el cilindro izquierdo. Esta decisión responde a la falta de disponibilidad de las válvulas correspondientes al cilindro derecho, lo cual limita la posibilidad de realizar un ensamblaje completo en esa posición. Por ello, se optó por imprimir el cilindro izquierdo, ya que permite tomar las medidas necesarias y validar el ajuste de las piezas de manera funcional y precisa. 10 Estos planos, presentados en formato A4, reflejan las principales dimensiones funcionales del modelo actualizado, incluyendo aquellas que fueron modificadas específicamente para corregir los errores detectados en el prototipo 1. Las cotas indicadas se han seleccionado por su relevancia estructural o de ensamblaje, lo que permite visualizar de forma clara las mejoras introducidas sin sobrecargar el plano con detalles menores. Esta documentación gráfica contribuye así a consolidar la comprensión de los ajustes realizados en esta versión del diseño. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 41 Ilustración 37. Vistas prototipo Nº2. 4.2.2.3. Incidencias detectadas durante la fase de montaje y validación del diseño sobre el conjunto motor Durante la fase de montaje y validación del prototipo del conjunto motor, se identificaron diversas incidencias de carácter dimensional y de interferencias geométricas. Estas incidencias, detectadas de forma empírica al ensamblar los diferentes componentes, comprometen tanto la funcionalidad como la precisión del ensamblaje. A continuación, se detallan los errores detectados junto con las soluciones propuestas para su subsanación: 1. Espacio insuficiente para espárragos delanteros del cárter: Se constató que el espacio previsto en el diseño inicial para el alojamiento de las arandelas y tuercas de los espárragos delanteros del cárter era insuficiente, dificultando su montaje. Aunque se incrementó parcialmente el tamaño de dichos alojamientos, la modificación resultó ser insuficiente. Ilustración 38. Interferencia en la fijación prototipo Nº2. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 48 manualmente el cigüeñal, registrando los ángulos en los que el pistón comenzaba a abrir y cerrar las lumbreras de escape y transferencia. En el caso del escape, las mediciones se realizaron tanto con la válvula en posición cerrada como abierta, ya que su desplazamiento modifica la altura efectiva de la lumbrera y, en consecuencia, los grados de distribución. Ilustración 52. Ensamblaje del pistón, bulón y prototipo Nº2. Las mediciones se realizaron sobre el prototipo 2, aunque cabe destacar que los resultados obtenidos son representativos también del prototipo 1, dado que ambos diseños comparten exactamente la misma altura en todas las lumbreras. Los resultados obtenidos se recogen en la siguiente tabla: Medida nº1 (grados) Medida nº2 (grados) Medida nº3 (grados) Media de medidas (grados) Admisión 123 124 121 123 Escape (Válvula cerrada) 168 166 167 167 Escape (Válvula Abierta) 195 196 197 196 Tabla 5. Grados de distribución prototipo Nº2. Para validar estos resultados, se compararon con las mediciones del cilindro original, obteniéndose los siguientes valores medios: Media de medidas cilindro original (grados) Media de medidas prototipo 2 (grados) Admisión 121 123 Escape (Válvula cerrada) 169 167 Escape (Válvula Abierta) 198 196 Tabla 6. Comparativa de grados de distribución del cilindro original y prototipo Nº2. Como puede observarse, las diferencias entre ambas configuraciones se encuentran dentro de un margen de ±2 grados. Esta desviación mínima se considera aceptable dentro TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 49 de las tolerancias del proyecto, por lo que se concluye que la distribución obtenida en el nuevo cilindro es adecuada para replicar el comportamiento del diseño original. 4.2.2.6. Análisis de elementos finitos (FEM) Con el objetivo de evaluar el comportamiento estructural del cilindro bajo condiciones de funcionamiento, se ha realizado un análisis por el método de elementos finitos (FEM) mediante el uso del módulo Simcenter 3D del software Siemens NX. Este estudio permite determinar el efecto de la presión de combustión sobre las paredes internas del cilindro y analizar los desplazamientos y tensiones generados, con el fin de detectar posibles zonas críticas que requieran refuerzo o rediseño. • Selección de material El cilindro ha sido concebido para ser fabricado en aleación de aluminio AlSi10Mg, correspondiente a la norma UNE 38.256 (equivalente ISO: AlSi10Mg) 11 . Se trata de una aleación fundida con un alto contenido en silicio, la cual presenta elevada dureza, buena resistencia mecánica y excelente conductividad térmica, características que la hacen adecuada para aplicaciones sometidas a cargas térmicas y mecánicas cíclicas como las presentes en motores de combustión interna. Las propiedades físicas y mecánicas del material se detallan en la siguiente tabla: Propiedad Valor Unidad Densidad 2.67 – 2.70 g/cm³ Módulo de elasticidad (Young) 69 – 70 GPa Coeficiente de Poisson 0.29 - Límite elástico (Rp0.2%) 192 – 297 MPa Resistencia a la tracción (Rm) 450 – 471 MPa Alargamiento a la rotura 9 – 11 % Dureza Brinell 105 – 130 HB Conductividad térmica 115 – 130 W/m·K Capacidad calorífica específica ~900 J/kg·K Resistencia eléctrica ~0.85 µΩ·m Temperatura máxima de servicio Hasta 200 °C Tabla 7. Propiedades AlSi10Mg. • Determinación de la presión máxima de combustión El parámetro de carga principal aplicado en este análisis es la presión máxima de combustión, responsable de inducir esfuerzos sobre las paredes del cilindro. Esta presión actúa de manera uniforme y radial sobre el interior de la cámara de combustión, y su estimación se realiza a partir de los datos de funcionamiento del motor utilizando la presión media efectiva (PME) y una relación empírica comúnmente aceptada para motores de dos 11 EOS Aluminium AlSi10Mg – Material Data Sheet. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 50 tiempos, donde la presión máxima (PM) se considera aproximadamente siete veces mayor que la PME. Cálculo para cilindro original (347cc): Potencia: P = 60 CV = 736W / 1cv = 44,160 W Régimen de giro: N = 9,200 rpm = 1min / 60s = 153.33 rev/s Volumen desplazado por ciclo (Vc): Vc = 1.73 × 10⁻⁴ m³ Presión media efectiva: Ecuación 4. Cálculo de presión media efectiva cilindrada original. Presión máxima: Ecuación 5. Cálculo de presión máxima cilindrada original. Cálculo para cilindro de sobremedida (421cc): Potencia: P = 85 CV = 736W / 1cv = 62,560 W Régimen de giro: N = 11,000 rpm = 1min / 60s = 183.33 rev/s Volumen desplazado por ciclo (Vc): Vc = 2.105 × 10⁻⁴ m³ Presión media efectiva: Ecuación 6. Cálculo de presión media efectiva cilindrada 421cc. Presión máxima: Ecuación 7. Cálculo de presión máxima cilindrada 421cc. Dado que la presión máxima más exigente obtenida es 11.62 MPa, se tomará este valor como base para el análisis. Aplicando un coeficiente de seguridad de 1.5, el valor final utilizado en la simulación será: Ecuación 8. Cálculo de presión máxima con coeficiente de seguridad. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 51 Este valor representa la presión de carga estática que se aplicará uniformemente sobre la superficie interna del cilindro en el entorno de simulación por elementos finitos. • Simulación Una vez finalizado el modelado del prototipo en Siemens NX, este se importa al entorno de análisis Simcenter 3D para llevar a cabo la simulación por elementos finitos. En primer lugar, es necesario asignar el material correspondiente a la pieza. En este caso, la aleación AlSi10Mg no se encuentra disponible en la biblioteca por defecto del programa, por lo que se procede a su incorporación manual introduciendo las propiedades físico-mecánicas previamente descritas. Una vez realizado el proceso de asignación del material al modelo 3D, se procede a la preparación de la simulación en Siemens NX mediante la generación de una malla adecuada y la definición de las condiciones de contorno necesarias para representar fielmente el comportamiento del componente bajo estudio. El primer paso consiste en el mallado de la geometría, el cual se lleva a cabo utilizando elementos finitos de tipo tetragonal. Ilustración 53. Mallado prototipo Nº2. Este tipo de elementos es especialmente adecuado para geometrías complejas como la del cilindro, ya que permite una mejor adaptación a superficies curvas e irregulares, lo que redunda en una mayor precisión de los resultados. Durante este proceso, se ajustan parámetros como el tamaño del elemento, la calidad del mallado y la refinación local en zonas de interés. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 52 Ilustración 54. Detalle del mallado prototipo Nº2. Una vez completado el mallado, se definen las condiciones de contorno que representan las restricciones mecánicas del sistema. En este caso, se aplican restricciones en las superficies donde el cilindro se encuentra fijado o en contacto con otros componentes de la estructura. Estas restricciones se definen de forma que impidan el desplazamiento en una o varias direcciones, según sea necesario, con el objetivo de simular de manera realista el montaje del cilindro en el conjunto mecánico global. Ilustración 55. Restricciones prototipo Nº2. En concreto, estas condiciones de contorno representan el cilindro firmemente anclado al cárter, con la culata atornillada en la parte superior, y con los conductos de admisión y escape también fijados en sus respectivas ubicaciones. Además, se considera que la válvula de escape se encuentra instalada en su posición funcional, es decir, apoyada sobre su asiento, lo cual afecta directamente a la distribución de esfuerzos en la zona de la cámara de combustión. Esta configuración de restricciones permite reproducir con TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 53 precisión el comportamiento estructural del cilindro tal como ocurre en condiciones reales de funcionamiento. Ilustración 56. Detalle de las estricciones prototipo Nº2. A continuación, se define la carga de presión interna correspondiente al fenómeno de combustión que tiene lugar en el interior del cilindro. Esta carga se aplica sobre la superficie interna del componente, y su magnitud ha sido calculada previamente en los apartados correspondientes del trabajo. Es fundamental que esta carga se aplique de forma uniforme sobre la superficie interna. Ilustración 57. Presión interna prototipo Nº2. Una vez completados estos pasos, se procede a ejecutar la simulación, permitiendo obtener un análisis detallado del comportamiento estructural del cilindro bajo condiciones de servicio. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 54 • Resultados de la simulación A continuación, se presentan los campos de desplazamiento y distribución de tensiones de von Mises en el cilindro, representados gráficamente para facilitar su interpretación. Estos datos permiten comprobar que el diseño propuesto cumple con los márgenes de seguridad establecidos y que las deformaciones se mantienen dentro de límites admisibles para el correcto funcionamiento del motor. − Análisis de los desplazamientos estructurales: Los desplazamientos generados por la presión de combustión se representan mediante una escala de colores, visible en la imagen correspondiente. En dicha escala, el color azul oscuro indica las zonas con desplazamiento mínimo, mientras que el rojo señala las áreas con mayor deformación. Ilustración 58. Análisis de desplazamientos prototipo Nº2. En esta simulación, el desplazamiento máximo registrado ha sido de 1,396 mm, localizado en el puente que separa los puertos de admisión. Este resultado indica que dicha zona es estructuralmente la más comprometida del diseño actual, por lo que será necesario considerarla como un punto crítico a reforzar en futuras iteraciones del prototipo. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 55 Ilustración 59. Detalle del análisis de desplazamientos prototipo Nº2. En la siguiente imagen se ha ajustado la escala de desplazamientos, estableciéndola entre 0 y 0,5 mm, con el fin de visualizar con mayor claridad las zonas afectadas; aquellas áreas con desplazamientos iguales o superiores a 0,5 mm se representan en color rojo. Además, se ha realizado un corte en la pieza para facilitar la observación de la región de interés. Ilustración 60. Detalle en corte del análisis de desplazamientos prototipo Nº2 – zona admisión. Además, se han observado ligeras deformaciones en las paredes del cilindro, especialmente en la zona que lo separa de los puertos de transferencia. Estos desplazamientos, del orden de 0,1 mm, son lo suficientemente pequeños como para no comprometer ni la funcionalidad ni la integridad estructural del conjunto. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 56 Ilustración 61. Detalle en corte del análisis de desplazamientos prototipo Nº2 – zona puertos de transferencia. − Análisis de tensiones: De forma análoga al análisis de desplazamientos estructurales, en el estudio de tensiones se emplea una escala de colores para representar la magnitud del esfuerzo al que se ve sometido el componente. En esta escala, las zonas con menor tensión se representan en azul oscuro, mientras que las de mayor concentración de tensiones se muestran en rojo. Ilustración 62. Análisis de tensiones prototipo Nº2. Según los resultados obtenidos, el valor máximo de tensión registrada en el modelo es de 2455,60 MPa, lo cual representa un pico localizado que supera ampliamente los límites admisibles para el material empleado (AlSi10Mg), cuya resistencia a la tracción se encuentra en torno a los 297 MPa. Este valor se ha detectado en la misma zona crítica TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 57 identificada en el análisis de desplazamientos: el puente que separa los puertos de admisión. Esta coincidencia entre ambos estudios confirma que dicha área constituye el principal punto débil del diseño y, por tanto, deberá ser objeto de un refuerzo estructural en el próximo prototipo. Ilustración 63. Detalle del análisis de tensiones prototipo Nº2. En la siguiente imagen se ha modificado la escala de tensiones, estableciéndola entre 0 y 300 MPa, con el objetivo de facilitar la identificación de las zonas más comprometidas. Este rango se ha seleccionado teniendo en cuenta que la resistencia a la tracción del material es de 297 MPa, lo que permite apreciar con precisión las áreas que se aproximan a dicho valor. También, se ha realizado un corte en la pieza para mejorar la visibilidad de la región que se desea analizar en detalle. Ilustración 64. Detalle en corte del análisis de tensiones prototipo Nº2. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 64 Ilustración 71. Análisis de desplazamientos prototipo Nº3. En esta simulación, el desplazamiento máximo registrado ha sido de 0,202 mm, localizado en el puente que separa los puertos de admisión. Este valor es considerablemente inferior al obtenido en el segundo prototipo, lo que indica que las modificaciones introducidas en el modelo han resultado efectivas. Ilustración 72. Detalle en corte del análisis de desplazamientos prototipo Nº3. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 65 El análisis de desplazamientos ha permitido comprobar que las deformaciones en el modelo son, en general, de pequeña magnitud, lo que indica un buen comportamiento estructural. Asimismo, este estudio ha sido fundamental para confirmar la eficacia de las modificaciones realizadas, al evidenciar una mejora significativa en los puntos que previamente presentaban debilidades. - Análisis de tensiones: Al igual que en el análisis de desplazamientos estructurales, en el estudio de tensiones se utiliza una escala cromática para representar la magnitud de los esfuerzos a los que está sometido el componente. En dicha escala, las zonas con menores niveles de tensión aparecen en azul oscuro, mientras que las áreas con mayor concentración de tensiones se representan en color rojo. Ilustración 73. Análisis de tensiones prototipo Nº3. En este modelo, el valor máximo de tensión registrado ha sido de 538,47 MPa, localizado nuevamente en el puente que separa los puertos de admisión. Aunque este valor supera la resistencia a la tracción del material utilizado (AlSi10Mg, con un límite en torno a los 297 MPa), representa una mejora muy significativa respecto al prototipo anterior, en el que se alcanzaban tensiones superiores a los 2400 MPa. Cabe destacar que la simulación se ha realizado bajo una presión de 17,43 MPa, valor que incluye un coeficiente de seguridad de 1,5 aplicado sobre la presión máxima teórica esperada en el interior del cilindro. Para verificar que el modelo también es estructuralmente viable bajo condiciones de funcionamiento realistas, se ha realizado una segunda simulación empleando únicamente la presión máxima teórica, sin aplicar dicho coeficiente de seguridad. Los resultados de esta simulación se presentan a continuación, y permiten comprobar si las tensiones generadas permanecen por debajo del límite de resistencia del material. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 66 Ilustración 74. Detalle análisis de tensiones prototipo Nº3. En la simulación realizada con la presión máxima teórica de funcionamiento (sin coeficiente de seguridad), el valor máximo de tensión registrado ha sido de 360,63 MPa. Aunque este valor excede la resistencia a la tracción del material (297 MPa), cabe destacar que dicha tensión se concentra únicamente en dos puntos muy localizados, tal como se muestra en la siguiente imagen. Para una mejor visualización, se ha ajustado la escala de colores de forma que todas las zonas que superan los 297 MPa se representen en rojo, y se ha realizado un corte en el modelo para facilitar la observación de las zonas críticas. Ilustración 75. Detalle en corte del análisis de tensiones prototipo Nº3. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 67 Como puede apreciarse, las áreas en las que se superan los 297 MPa son extremadamente pequeñas y puntuales, lo que indica que se trata de concentraciones de tensión localizadas, posiblemente asociadas a irregularidades geométricas o a efectos de malla en los bordes. Este tipo de concentraciones no compromete de forma significativa la integridad estructural del cilindro, ya que no se extienden sobre una superficie relevante ni afectan a la funcionalidad general del componente. Además, en condiciones reales, la presencia de pequeñas redistribuciones de carga o ligeras deformaciones locales permitiría mitigar estos picos, reduciendo su impacto. Por tanto, se considera que el diseño del cilindro sigue siendo estructuralmente viable y que las modificaciones realizadas han mejorado notablemente su comportamiento frente a solicitaciones internas. • Conclusiones del análisis por elementos finitos El análisis por elementos finitos ha sido una herramienta fundamental en el proceso de validación del prototipo 3. Esta metodología ha permitido no solo anticipar el comportamiento estructural del componente bajo condiciones de carga exigentes, sino también identificar con precisión las zonas más comprometidas y verificar la eficacia de las modificaciones introducidas respecto a versiones anteriores. En este sentido, el estudio ha sido clave para garantizar la viabilidad funcional y estructural del diseño antes de su fabricación. En lo que respecta a los desplazamientos, los resultados obtenidos han mostrado deformaciones muy reducidas en todo el conjunto, con un valor máximo de 0,202 mm. Esta cifra se encuentra muy por debajo de cualquier umbral crítico y confirma que el componente mantiene su rigidez estructural en condiciones de carga. Además, la comparación con prototipos anteriores evidencia una mejora significativa, validando así las decisiones de rediseño adoptadas durante el desarrollo. En cuanto al análisis de tensiones, si bien el valor máximo registrado bajo la presión teórica sin coeficiente de seguridad ha alcanzado los 360,63 MPa, valor superior a la resistencia a la tracción del material (297 MPa), es importante destacar que dichas tensiones se concentran exclusivamente en dos puntos muy localizados. Tal y como se ha demostrado en las visualizaciones obtenidas, estas concentraciones afectan a zonas de dimensión muy reducida y no representan un riesgo real para la integridad del cilindro, ya que no se extienden sobre superficies significativas ni suponen una amenaza funcional. Por tanto, se concluye que el diseño del prototipo 3 es estructuralmente viable, y que el análisis por elementos finitos ha sido determinante para alcanzar un diseño optimizado y seguro. 4.2.3.3. Comparativa entre los análisis de elementos finitos de los prototipos 2 y 3 Con el objetivo de evaluar la efectividad de las modificaciones aplicadas en el diseño, se ha realizado una comparativa directa entre los resultados de los análisis por elementos finitos correspondientes a los prototipos 2 y 3. Ambos modelos han sido sometidos a las mismas condiciones de carga, aplicando una presión interna de 17,43 MPa, valor que incluye un coeficiente de seguridad de 1,5 respecto a la presión máxima teórica en el interior del cilindro. Esta uniformidad en los parámetros permite valorar objetivamente el impacto de los cambios introducidos desde el punto de vista estructural. • Comparativa de desplazamientos TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 68 Para realizar la comparativa de los desplazamientos estructurales entre los prototipos 2 y 3, se ha utilizado la misma escala de colores en ambas simulaciones, lo que permite una interpretación directa y precisa de las diferencias entre ambos modelos. En ambos casos, la escala ha sido ajustada entre 0 y 0,5 mm, de modo que todas las zonas que presenten un desplazamiento igual o superior a 0,5 mm aparecen representadas en color rojo. Esta elección de escala favorece una visualización clara de las regiones más comprometidas y mejora la comprensión comparativa de los resultados. Además, en ambas imágenes se ha realizado un corte transversal en el modelo del cilindro con el fin de exponer de forma más clara las zonas internas donde se concentran los mayores desplazamientos. Prototipo 2 Prototipo 3 Ilustración 76. Comparativa de desplazamientos entre prototipo Nº2 y Nº3. En el prototipo 2 se observan desplazamientos máximos notablemente superiores, superando incluso el milímetro en ciertas zonas críticas, como el puente que separa los puertos de admisión. Estas deformaciones, además de comprometer la integridad estructural, suponen un riesgo funcional, ya que podrían afectar al correcto acoplamiento de componentes adyacentes o provocar fatiga prematura del material. En contraste, el prototipo 3 presenta desplazamientos considerablemente menores, con un valor máximo de 0,202 mm. Esta reducción sustancial no solo indica una mejora clara en la rigidez del conjunto, sino que también confirma que el diseño definitivo cumple con los requisitos de estabilidad y precisión dimensional. • Comparativa de tensiones Del mismo modo, se han analizado y comparado las distribuciones de tensiones generadas en ambos prototipos bajo las mismas condiciones de carga, aplicando una presión interna de 17,43 MPa. En ambas simulaciones se ha empleado una escala de colores ajustada entre 0 y 800 MPa, donde las zonas representadas en rojo corresponden a aquellas en las que las tensiones alcanzan o superan los 800 MPa. Esta configuración permite resaltar con claridad las áreas con concentraciones más elevadas de esfuerzo. Asimismo, se ha realizado un corte en ambos modelos con el objetivo de visualizar mejor las regiones internas y facilitar la identificación de los puntos críticos en cada caso. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 69 Prototipo 2 Prototipo 3 Ilustración 77. Comparativa de tensiones entre prototipo Nº2 y Nº3. En el caso del prototipo 2, las tensiones máximas alcanzan valores extremadamente elevados, con un pico localizado de 2455,60 MPa en la zona del puente entre los puertos de admisión. Este valor supera ampliamente la resistencia a la tracción del material (297 MPa), lo que confirma la imposibilidad de que dicho diseño soporte las condiciones de trabajo previstas. En cambio, en el prototipo 3, aunque la tensión máxima es de 538,47 MPa, se observa una distribución mucho más controlada, con concentraciones elevadas restringidas a zonas muy pequeñas. Posteriormente, en la simulación realizada sin el coeficiente de seguridad, es decir, aplicando únicamente la presión máxima teórica, la tensión máxima desciende a 360,63 MPa. Aunque aún superior al límite del material, estas tensiones se localizan en puntos muy reducidos, sin afectar a la funcionalidad ni comprometer la integridad estructural del conjunto. • Conclusión de la comparativa La comparativa entre los análisis de elementos finitos de los prototipos 2 y 3 pone de manifiesto una mejora estructural notable. El prototipo 2 presentaba tanto desplazamientos como tensiones que lo hacían claramente inviable desde el punto de vista funcional y de seguridad. Sin embargo, gracias a las modificaciones implementadas, el prototipo 3 ha alcanzado un comportamiento estructural mucho más favorable: los desplazamientos se han reducido a valores despreciables y las tensiones, aunque localmente elevadas, se mantienen en zonas muy limitadas que no representan un riesgo real. Por tanto, puede afirmarse que el diseño final es funcional, estructuralmente robusto y apto para su fabricación. 4.2.3.4. Prototipo impreso en PLA mediante tecnología de impresión 3D Una vez completado el diseño del tercer prototipo en Siemens NX, se procedió a su fabricación mediante impresión 3D utilizando material PLA. Esta etapa, al igual que en los prototipos anteriores, tiene como finalidad validar el diseño desde el punto de vista dimensional y funcional, asegurando que las modificaciones realizadas se han implementado correctamente antes de avanzar hacia procesos más complejos como el mecanizado. En esta ocasión, se ha vuelto a imprimir el cilindro izquierdo, tal como se hizo en el segundo prototipo. Esta elección se justifica nuevamente por la falta de disponibilidad de las válvulas necesarias para el cilindro derecho, lo que imposibilita la comprobación completa TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 70 en esa posición. Por tanto, se ha optado por trabajar con el cilindro izquierdo, ya que permite verificar con precisión los ajustes, tolerancias y ensamblajes requeridos. Ilustración 78. Vistas prototipo Nº3. 4.2.3.5. Incidencias detectadas durante la fase de montaje y validación del diseño sobre el conjunto motor Una vez fabricado el tercer prototipo mediante impresión 3D, se procedió al montaje de las piezas sobre el conjunto motor con el objetivo de llevar a cabo la validación final del diseño. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 71 Esta fase resulta fundamental para comprobar de forma empírica que las modificaciones introducidas en el modelo cumplen con los requisitos funcionales y dimensionales previstos. Durante el proceso, se verificó cuidadosamente el encaje de todos los componentes, así como la correcta alineación de los puntos de unión y la ausencia de interferencias entre las distintas partes del conjunto. Para ello, se realizaron pruebas de ensamblaje manual y se utilizaron instrumentos de medición para confirmar que las tolerancias se ajustaban a lo esperado. A diferencia de lo ocurrido en los prototipos anteriores, en esta ocasión no se ha detectado ninguna incidencia significativa. Todos los elementos encajaron correctamente y no se observaron problemas relacionados con desajustes, interferencias o errores de diseño. Por tanto, se puede concluir que el tercer prototipo cumple con todas las especificaciones funcionales y dimensionales establecidas, validando así el diseño como apto para su posterior fabricación. 4.2.3.6. Ensamblaje Al igual que en los prototipos anteriores, en el tercer prototipo se ha llevado a cabo el ensamblaje sobre el cárter original del motor, incorporando también la culata, la toma de admisión y el sistema de válvula de escape. Esta fase permite comprobar de forma práctica la correcta interacción entre los distintos componentes diseñados y fabricados. En esta ocasión, el proceso de ensamblaje se ha desarrollado sin inconvenientes, confirmando que todos los elementos encajan correctamente y que no existen interferencias ni desalineaciones. Las mejoras introducidas respecto a versiones anteriores han dado como resultado un conjunto completamente funcional, sin aparición de nuevos errores. El ajuste preciso entre piezas y la correcta disposición de cada componente dentro del sistema validan el diseño en su conjunto, lo que permite considerarlo como una base sólida para su futura fabricación en el material definitivo. Ilustración 79. Ensamblaje prototipo Nº3. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 72 Alojamiento para la válvula de escape: Se ha instalado la válvula de escape completa, con el objetivo de comprobar que el diseño presenta las dimensiones correctas y un ajuste preciso. Durante esta comprobación, se ha verificado que la válvula encaja adecuadamente en su alojamiento, sin holguras ni interferencias, y que mantiene la alineación esperada con el resto de componentes del sistema. Además, se ha asegurado que el movimiento de la válvula se realiza de forma suave y sin obstrucciones, lo que confirma la validez del diseño y su compatibilidad con los elementos reales del conjunto motor. Ilustración 80. Ensamblaje válvula de escape prototipo Nº3. 4.3. Comparativa entre el cilindro original y el prototipo final En este apartado se lleva a cabo una comparativa visual y técnica entre el diseño original del cilindro y el prototipo final desarrollado (Prototipo 3). El objetivo es destacar las principales modificaciones realizadas a lo largo del proceso de rediseño, tanto desde el punto de vista funcional como estructural. Para ello, se incluyen una serie de imágenes comparativas tomadas desde distintas vistas del modelo (superior, lateral, inferior y sección longitudinal), que permiten apreciar de forma clara los cambios introducidos. Las diferencias observadas se comentarán en detalle, haciendo énfasis en aquellas mejoras que han permitido solucionar errores previos, optimizar el comportamiento mecánico y garantizar la viabilidad del componente según los resultados obtenidos en el análisis por elementos finitos. • Vista superior Cilindro original Prototipo 3 Ilustración 81. Comparativa vista superior cilindro original y prototipo Nº3. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 73 Desde la vista superior pueden apreciarse con claridad varias de las modificaciones más relevantes llevadas a cabo en el diseño del prototipo final. La diferencia más significativa es el aumento del diámetro del cilindro, que ha pasado de 64 mm en el diseño original a 68 mm en el prototipo definitivo. Este cambio responde a los nuevos requerimientos del motor y ha implicado una reconfiguración general de las geometrías internas. Asimismo, se ha ampliado el tamaño de la camisa de agua con el objetivo de mejorar la capacidad de refrigeración del cilindro. Esta modificación permite una mayor circulación del fluido refrigerante alrededor de las zonas sometidas a mayor carga térmica, favoreciendo así una gestión más eficiente del calor generado durante el funcionamiento. Otro aspecto importante es el aumento del grosor de las paredes en zonas críticas, lo que refuerza la rigidez estructural del conjunto y mejora su resistencia frente a tensiones elevadas. A pesar de estas modificaciones internas, se ha mantenido la geometría exterior del cilindro original, de manera que el componente sigue siendo completamente compatible con el resto del conjunto motor sin requerir ajustes adicionales en las piezas adyacentes. • Vista lateral Cilindro original Prototipo 3 Ilustración 82. Comparativa vista lateral entre cilindro original y prototipo Nº3. Desde la vista lateral no se observan cambios significativos entre el diseño original del cilindro y el prototipo final. En esta proyección, ambos modelos presentan una geometría externa muy similar, lo cual refleja la intención de mantener la compatibilidad dimensional con el conjunto del motor. La conservación de esta forma externa garantiza que el nuevo diseño pueda integrarse correctamente en el entorno mecánico previsto, sin interferencias con otros componentes. De este modo, aunque las modificaciones internas han sido importantes para mejorar el rendimiento térmico y estructural, se ha procurado preservar la envolvente exterior del cilindro, manteniendo así su funcionalidad y su ensamblaje con el resto del sistema. • Vista inferior TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 80 Ilustración 91. Proceso de colada en el molde y extracción del cilindro del molde. Una vez obtenida la pieza bruta de fundición, se realizan operaciones de mecanizado en aquellas superficies que requieren una precisión dimensional elevada, como el alojamiento del pistón, los orificios de montaje o las superficies de estanqueidad. Aunque el moldeo en arena no permite alcanzar tolerancias tan ajustadas como otros procesos, su capacidad para reproducir detalles internos complejos lo convierte en una opción muy adecuada para este tipo de componentes. Ilustración 92. Mecanizado del cilindro y producto final. En comparación con el mecanizado CNC de 5 ejes, el moldeo en arena presenta ventajas notables. Como se explicó anteriormente, la geometría de un cilindro de motor de dos tiempos incluye zonas de difícil acceso, como los puertos de transferencia y la camisa de agua, que no pueden mecanizarse de forma eficiente ni siquiera con máquinas multieje, debido a la orientación interna de estas cavidades y a la imposibilidad de introducir herramientas de corte sin interferencias. El moldeo en arena, por el contrario, permite materializar estas formas internas mediante el uso de machos, sin necesidad de acceder físicamente con herramientas desde el exterior. Además, mientras el mecanizado CNC implica la sustracción de material a partir de un bloque macizo, con un consumo elevado de tiempo, energía y herramientas, la fundición permite obtener directamente una preforma próxima a la forma final, optimizando el uso del material y reduciendo significativamente el desperdicio. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 81 Desde el punto de vista económico, el moldeo en arena presenta un coste inicial moderado asociado a la fabricación de los modelos y los machos, pero una vez realizados estos elementos, el proceso permite una producción en serie con costes unitarios bajos, especialmente en series medias o largas. A pesar de que el tiempo de producción por unidad puede ser más elevado que en otros procesos de fundición más automatizados, como la inyección a presión, su flexibilidad y menor inversión inicial lo convierten en una alternativa muy competitiva para tiradas industriales no extremadamente grandes. En conclusión, el moldeo en arena representa una solución altamente recomendable para la fabricación del cilindro desarrollado en este proyecto. Su capacidad para reproducir con precisión las geometrías internas esenciales para el funcionamiento del motor de dos tiempos, unida a su escalabilidad y razonable coste económico, lo convierten en un método de fabricación robusto, eficiente y perfectamente adecuado tanto para la fase de prototipado como para una eventual producción en serie del componente. 5.3. Impresión 3D metálica En los últimos años, la impresión 3D metálica, también conocida como fabricación aditiva metálica, ha emergido como una tecnología de vanguardia con un gran potencial para la producción de componentes de geometría compleja. Esta técnica, aplicada inicialmente en sectores de alta tecnología como la aeronáutica, la automoción de competición o la industria médica, permite fabricar piezas directamente a partir de un modelo digital mediante la deposición capa a capa de material metálico fundido o sinterizado. En el contexto del presente proyecto, la fabricación aditiva en metal constituye una opción técnicamente viable para la producción de cilindros de motor de dos tiempos, ya que ofrece una libertad de diseño que supera las limitaciones inherentes tanto al mecanizado por arranque de viruta como a los procesos de fundición tradicionales. Existen diversas tecnologías dentro de la impresión 3D metálica, pero una de las más consolidadas y utilizadas industrialmente es la fusión selectiva por láser. Este proceso se basa en la deposición de capas sucesivas de polvo metálico muy fino sobre una plataforma de construcción. Mediante un láser de alta potencia, se funde selectivamente el polvo según la sección transversal del modelo CAD para esa capa, solidificándose al enfriarse. La plataforma desciende ligeramente, se deposita una nueva capa de polvo, y el proceso se repite capa por capa hasta completar la pieza. El resultado es un componente metálico íntegro, con una densidad y resistencia mecánica comparables a las de los metales trabajados por métodos tradicionales. Ilustración 93. Proceso de impresión 3D metálica. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 82 Desde el punto de vista técnico, la impresión 3D metálica ofrece ventajas evidentes para la fabricación de un cilindro de motor de dos tiempos. La complejidad de los transfers, la camisa de agua y otras cavidades internas puede abordarse sin dificultad, ya que estas zonas no requieren acceso directo de herramientas de corte ni la inserción de machos. Al tratarse de un proceso aditivo, cualquier geometría concebida digitalmente puede reproducirse con gran precisión, siempre que se respeten las restricciones básicas de la tecnología, como los ángulos de voladizo, la necesidad de soportes en zonas suspendidas y la mínima sección imprimible. Además, permite integrar funciones en el diseño que no serían posibles con métodos convencionales, como canales de refrigeración optimizados, aligeramientos internos o estructuras de refuerzo adaptativas. Ilustración 94. Cilindro fabricado por impresión 3D metálica. No obstante, esta tecnología también presenta limitaciones relevantes. En primer lugar, el coste de fabricación es considerablemente más alto en comparación con otras técnicas, tanto por el elevado precio del polvo metálico utilizado como por el coste de las máquinas y los sistemas auxiliares de trabajo como la atmósfera inerte, los sistemas de recogida de polvo y los equipos de posprocesado. Además, la velocidad de fabricación es relativamente baja, lo que hace que este proceso no sea adecuado, en general, para la producción en masa de piezas de gran volumen. Otro aspecto importante es la necesidad de posprocesado. Las piezas obtenidas mediante impresión 3D suelen requerir operaciones adicionales de mecanizado en aquellas superficies críticas o de contacto, así como tratamientos térmicos para eliminar tensiones internas y mejorar las propiedades mecánicas finales. Comparando esta tecnología con el moldeo en arena, la impresión 3D metálica presenta una clara ventaja en términos de libertad geométrica, precisión dimensional y posibilidad de integrar diseños altamente optimizados sin necesidad de utillaje específico, como machos. Sin embargo, el moldeo en arena sigue siendo más competitivo en términos de costes y tiempos de producción para series medias o grandes, además de ser una tecnología más accesible a nivel industrial. En cambio, si se trata de fabricar prototipos funcionales o series muy cortas con una geometría compleja y sin necesidad de grandes inversiones en utillaje, la impresión 3D metálica se posiciona como una opción muy adecuada. En relación con el mecanizado CNC de 5 ejes, la fabricación aditiva en metal presenta ventajas evidentes cuando se trata de piezas con cavidades internas inaccesibles por herramienta, como ocurre con los transfers y la camisa de agua de un cilindro de dos tiempos. A diferencia del mecanizado, que elimina material de un bloque sólido, la impresión 3D construye la pieza desde cero, permitiendo una eficiencia en el uso del material y una mayor fidelidad al diseño original, sin tener que simplificar o dividir la pieza TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 83 para poder fabricarla. No obstante, el mecanizado sigue siendo insustituible para obtener tolerancias muy ajustadas y acabados superficiales de alta calidad, por lo que, en muchos casos, ambos procesos pueden considerarse complementarios. En conclusión, la fabricación del cilindro mediante impresión 3D metálica representa una opción técnicamente viable y altamente innovadora, especialmente adecuada para la fase de desarrollo de prototipos, la validación de diseños complejos o la producción de series cortas de componentes con requisitos geométricos exigentes. Aunque su coste y tiempo de fabricación no la convierten en la mejor alternativa para una producción masiva, su capacidad para reproducir con exactitud los elementos internos más comprometidos del cilindro, sin necesidad de utillaje adicional ni operaciones intermedias, la posiciona como una herramienta muy valiosa en el ámbito del diseño y la ingeniería avanzada. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 84 6. Planificación y análisis económico y de viabilidad del proyecto 6.1. Planificación de la fabricación del conjunto de cilindros A continuación, se presenta una planificación estimada para la fabricación del conjunto de cilindros diseñado en el presente proyecto. Esta planificación considera los pasos necesarios desde la validación final del diseño hasta la obtención de las piezas metálicas definitivas, asumiendo un proceso de impresión 3D metálica como método principal de fabricación. La duración total prevista es de aproximadamente 6 semanas, aunque puede variar en función de la disponibilidad de recursos, maquinaria y proveedores externos. Gráfico 1. Diagrama de Gantt: planificación estimada del proceso de fabricación. 6.2. Costes de desarrollo del proyecto El desarrollo del cilindro para motor de dos tiempos ha implicado una inversión significativa de tiempo y recursos durante las distintas fases del proyecto. Desde el modelado inicial hasta la validación del diseño definitivo, se ha seguido un proceso iterativo centrado en la mejora progresiva del componente a través de herramientas de diseño asistido por ordenador, simulación por elementos finitos e impresión 3D para validación geométrica. En cuanto al diseño CAD, se ha empleado el software Siemens NX en combinación con Simcenter 3D, un entorno integrado de simulación que permite realizar estudios estructurales y térmicos sobre el modelo diseñado. El tiempo total invertido en tareas de modelado, simulación, análisis y modificación de errores se estima en torno a 150 a 200 horas. Este proceso ha sido fundamental no solo para definir la geometría final del cilindro, sino también para anticipar posibles fallos funcionales o estructurales antes de proceder a su fabricación física. Aunque en este caso no ha sido necesario adquirir licencias de uso, cabe señalar que se trata de software de alto nivel, cuyo coste en licencias comerciales puede superar los 10.000 euros anuales por usuario, dependiendo de los módulos incluidos y del tipo de licencia. La validación física del diseño se ha llevado a cabo mediante la impresión 3D en material PLA, un polímero termoplástico ampliamente utilizado para prototipado rápido por su bajo Fabricación mediante impresión 3D metálica TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 85 coste y facilidad de impresión. En esta fase se han producido tres prototipos completos del cilindro, además de varios útiles auxiliares destinados a facilitar la comprobación de medidas críticas. Aunque la impresión se ha realizado gracias a la colaboración personal con un tercero que ha facilitado gratuitamente el acceso a una impresora 3D doméstica, en un contexto profesional habría que contemplar la adquisición de una impresora adecuada o la contratación de servicios externos de impresión. El coste del filamento utilizado ha sido de aproximadamente 20 euros por kilogramo, y cada prototipo ha requerido en torno a 500 gramos de material, lo que implica un coste total de unos 30 euros en consumibles PLA para los prototipos fabricados. A ello habría que sumar, en un escenario profesional, los costes de amortización del equipo de impresión, la electricidad y la mano de obra. El proceso de iteración del diseño ha sido un aspecto clave en el desarrollo del proyecto. Gracias a la posibilidad de evaluar los prototipos físicos y detectar errores dimensionales, interferencias o posibles mejoras técnicas, se ha logrado optimizar progresivamente el modelo hasta alcanzar una versión definitiva validada tanto desde el punto de vista funcional como constructivo. Esta iteración ha permitido corregir defectos de diseño antes de realizar inversiones mayores en procesos de fabricación más costosos o definitivos, y ha contribuido a consolidar una metodología de desarrollo robusta y eficiente. En conjunto, los costes asociados a esta fase inicial del proyecto, si bien no han sido excesivos en términos económicos directos gracias a los medios disponibles, suponen una inversión considerable en tiempo, conocimiento técnico y planificación. Esta etapa resulta esencial para garantizar la viabilidad técnica del producto antes de abordar cualquier planteamiento de producción en serie. 6.3. Comparativa de costes de fabricación según el proceso Tal y como se ha expuesto en apartados anteriores, la fabricación del cilindro mediante mecanizado CNC de 5 ejes ha sido descartada como una opción viable, debido a las limitaciones geométricas del diseño, especialmente en lo que respecta a la complejidad interna de los transfers y la camisa de refrigeración. Por tanto, el análisis comparativo de costes se centrará en las dos alternativas técnicas más viables para la producción del cilindro: el moldeo en arena y la impresión 3D metálica. 6.3.1. Costes asociados a cada proceso • Moldeo en arena El proceso de moldeo en arena requiere, en primer lugar, la creación de modelos físicos y machos que permitan conformar la geometría del cilindro en un molde desechable de arena silícea, aglutinada mediante resinas o arcillas. La fabricación de estos modelos puede realizarse mediante mecanizado CNC o impresión 3D, dependiendo del grado de detalle y precisión requeridos. Estos elementos constituyen un coste inicial elevado, pero amortizable a lo largo de una serie media o larga. A ello hay que sumar el coste del material fundido, en este caso una aleación de aluminio AlSi10Mg, ampliamente utilizada en aplicaciones de automoción por su buena resistencia mecánica, estabilidad térmica y excelente colabilidad. Esta aleación se funde habitualmente en horno eléctrico o de gas, por lo que se debe contemplar el coste TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 86 energético y la necesidad de disponer de una instalación industrial adecuada o subcontratar el servicio. Una vez obtenida la pieza bruta fundida, es imprescindible llevar a cabo operaciones de posprocesado mediante mecanizado CNC, especialmente en aquellas superficies que requieren tolerancias dimensionales ajustadas o buen acabado superficial, como la base del cilindro, los asientos de juntas, los conductos de admisión y escape, y la camisa del pistón. • Impresión 3D metálica En el caso de la fabricación aditiva, el coste se concentra principalmente en el material de partida (polvo metálico de AlSi10Mg) y en el uso de la maquinaria. La impresión se realizaría mediante tecnología SLM (Selective Laser Melting), la cual tiene un coste elevado por hora de funcionamiento y requiere el uso de atmósfera inerte (generalmente argón), así como equipos auxiliares de manipulación de polvo, filtración y seguridad. Aunque en este proyecto no se dispone de medios propios para realizar esta fabricación, se plantea como opción la subcontratación del servicio a empresas especializadas, lo cual es habitual y mucho más viable para la producción de series cortas o prototipos funcionales. El coste de impresión por unidad puede variar considerablemente, pero se estima que el tiempo de fabricación de un cilindro completo es del orden de 20 horas por unidad. Al igual que en el moldeo, será necesario realizar un mecanizado posterior en las superficies críticas. 6.3.2. Posprocesado técnico y económico En ambos métodos de fabricación (moldeo e impresión metálica), se requiere un posprocesado técnico imprescindible. En primer lugar, se debe realizar un mecanizado de precisión para asegurar tolerancias ajustadas en superficies funcionales del cilindro. Además, se contempla la aplicación de un tratamiento superficial específico: el nicasilado. El nicasilado consiste en el depósito de una capa fina de níquel con carburo de silicio (NiSiC) en el interior de la camisa del cilindro. Esta capa ofrece una elevada dureza, excelente resistencia al desgaste y una baja fricción, características esenciales para el correcto funcionamiento del motor y para garantizar una larga vida útil del conjunto pistón-cilindro. El proceso se lleva a cabo mediante electrodeposición química y requiere un acabado previo adecuado de la superficie interna. El coste del nicasilado puede oscilar entre 50 y 150 euros por unidad, dependiendo de las dimensiones y del proveedor, y debe contemplarse como un coste fijo adicional por cada pieza funcional fabricada. 6.3.3. Tiempo de fabricación por unidad El tiempo necesario para la fabricación de una unidad de cilindro varía significativamente en función del proceso utilizado. Mediante impresión 3D metálica, cada unidad requiere aproximadamente 20 horas de construcción en máquina, a lo que se añade el tiempo de enfriamiento, retirada de soportes, tratamiento térmico y mecanizado. Esto limita considerablemente la capacidad productiva y encarece el coste unitario en series largas. Por el contrario, en el moldeo en arena, una vez producidos los modelos y organizado el sistema de colada, es posible fabricar múltiples piezas en un solo ciclo de fundición. Esto TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 87 permite una mayor velocidad de producción, especialmente en el caso de series medias o largas, con costes decrecientes por unidad fabricada. 6.3.4. Coste estimado de una primera tirada Para la validación funcional del diseño y su posible comercialización, se contemplan dos escenarios de producción inicial: • Impresión 3D metálica: se plantea la fabricación de una pareja de cilindros funcionales, como primera serie experimental, que permita comprobar el rendimiento real del diseño bajo condiciones de trabajo. Esta opción, aunque costosa, permite obtener piezas plenamente funcionales sin necesidad de invertir en utillaje específico, siendo ideal para pruebas iniciales o desarrollo de producto. • Moldeo en arena: en caso de optar por una producción inicial a mayor escala, se prevé la fabricación de una serie de 100 unidades, destinadas a su comercialización en un entorno de prueba. Esta cantidad resulta razonable para evaluar la aceptación del producto en el mercado y ajustar la estrategia de fabricación en función de la demanda. Según los resultados de esta primera venta, se podría considerar la ampliación de la producción o la inversión en una instalación propia más eficiente. Este análisis pone de manifiesto que la impresión 3D metálica es una opción óptima para prototipos o series muy cortas, gracias a su flexibilidad y su bajo requerimiento de utillaje, mientras que el moldeo en arena representa una alternativa más rentable y escalable a partir de series medias, siempre que se cuente con la infraestructura adecuada o se subcontrate a una fundición especializada. En ambos casos, el coste del posprocesado mediante mecanizado y nicasilado debe considerarse una parte esencial del presupuesto, tanto por razones funcionales como de fiabilidad a largo plazo del cilindro. 6.4. Viabilidad técnica y económica de cada proceso A la hora de seleccionar el proceso de fabricación más adecuado para el cilindro diseñado, es esencial considerar tanto su viabilidad técnica como económica. De las tres tecnologías evaluadas; mecanizado CNC de 5 ejes, moldeo en arena e impresión 3D metálica, solo las dos últimas han resultado factibles, por lo que el análisis se centrará en ellas. El moldeo en arena ofrece una alta viabilidad técnica para este tipo de geometrías complejas, gracias a la posibilidad de emplear machos que permiten reproducir conductos internos como los transfers y la camisa de refrigeración. Su principal ventaja económica es que, una vez desarrollados los moldes, permite producir grandes cantidades con un coste unitario relativamente bajo. Esto lo convierte en el método más rentable para series medias o largas, especialmente si se subcontrata el proceso a una fundición con experiencia. El coste inicial del utillaje y la necesidad de posprocesado son asumibles si se reparte entre suficientes unidades. La impresión 3D metálica, por su parte, destaca por su flexibilidad y capacidad de fabricar directamente desde el modelo CAD sin necesidad de moldes. Esto la hace ideal para prototipos funcionales o tiradas muy cortas, aunque con costes por unidad elevados debido al precio del polvo metálico, las horas de máquina y el posprocesado necesario. A nivel técnico, permite reproducir la geometría completa del cilindro con buena resolución, TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 88 pero requiere subcontratación debido al elevado coste de los equipos y su mantenimiento, lo cual limita su rentabilidad en producciones más amplias. Por último, el mecanizado CNC de 5 ejes, aunque muy preciso, no es viable para este diseño concreto, ya que no permite acceder correctamente a zonas internas como los transfers o la camisa de agua sin comprometer el proceso ni la integridad de la pieza. En resumen, la impresión 3D metálica resulta adecuada para producir las primeras unidades funcionales del cilindro, mientras que el moldeo en arena es la opción más rentable para una producción sostenida. La elección dependerá de la escala del proyecto y de los recursos disponibles en cada fase. 6.5. Escalabilidad del proyecto El diseño del cilindro de motor de dos tiempos desarrollado en este trabajo presenta una buena proyección en cuanto a escalabilidad. Tras la validación funcional mediante prototipos en PLA y la evaluación de los procesos de fabricación disponibles, se plantea una estrategia de escalado progresivo, adaptada a la demanda y al grado de madurez del proyecto. En una primera fase, se contempla la fabricación de una pareja de cilindros mediante impresión 3D metálica, lo que permitirá realizar pruebas reales en un motor y confirmar su correcto funcionamiento antes de realizar una inversión mayor. Una vez validado el diseño, se plantea una primera tirada de 100 unidades (50 parejas) mediante el proceso de moldeo en arena, lo que permitiría poner a la venta un lote inicial y evaluar la aceptación del producto en el mercado. En cuanto a la industrialización del proceso, la estrategia más razonable en esta fase inicial es la subcontratación completa de las operaciones de fundición, mecanizado y tratamientos posteriores, ya que el volumen de producción aún no justifica una inversión en instalaciones propias. Esta opción es técnicamente viable gracias a la existencia de empresas especializadas que pueden asumir la fabricación integral del producto bajo los requisitos definidos. Si el producto tuviera una buena acogida comercial y se consolidase una demanda estable y creciente, podría valorarse en una etapa posterior la posibilidad de internalizar parte o la totalidad del proceso productivo, lo cual implicaría una inversión considerable en maquinaria, instalaciones, personal técnico y control de calidad. No obstante, esta decisión solo tendría sentido una vez alcanzado un volumen de ventas suficiente que garantizase la amortización de dicha inversión. Así, el proyecto se plantea con una estructura escalonada, permitiendo crecer de forma sostenible en función de la demanda real del mercado, minimizando riesgos y optimizando los recursos disponibles en cada etapa. 6.6. Rentabilidad potencial El análisis de la rentabilidad del proyecto requiere estudiar los costes estimados de fabricación de cada cilindro funcional y contrastarlos con los precios actuales del mercado, con el fin de determinar si el producto puede competir de forma viable y sostenible. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 89 En una primera fase, se contempla la fabricación de una pareja de cilindros mediante impresión 3D metálica, con el objetivo de validar el diseño en condiciones reales de funcionamiento. Esta técnica, aunque adecuada para series muy cortas, presenta un coste unitario elevado. El precio del proceso de impresión, considerando el uso de polvo metálico de AlSi10Mg, el tiempo de máquina (alrededor de 20 horas por unidad) y la subcontratación del servicio, puede situarse en el entorno de 300 a 400 euros por cilindro. A este coste se suma el mecanizado posterior de las superficies funcionales, así como el tratamiento de nicasilado, que consiste en aplicar un recubrimiento cerámico de níquel y silicio para mejorar la resistencia al desgaste y reducir la fricción. Este tratamiento tiene un coste aproximado de 80 a 120 euros por unidad, lo que sitúa el coste total de fabricación por cilindro en torno a 500–600 euros, una cifra asumible para prototipos funcionales, pero poco viable para producción en serie. En cambio, para una producción mediante moldeo en arena con una tirada inicial de 100 unidades, los costes unitarios disminuyen considerablemente. Aunque es necesario asumir un coste inicial por la fabricación de moldes y machos, este se amortiza rápidamente a medida que se incrementa el número de piezas producidas. Considerando también el mecanizado y el nicasilado, el coste estimado por unidad en esta modalidad se sitúa entre 150 y 250 euros, lo que permite plantear una estrategia comercial mucho más rentable y competitiva. En cuanto al precio de mercado, es relevante destacar que marcas reconocidas como Athena o CPI ofrecen kits de cilindros de aluminio para motores de dos tiempos a un precio de venta al público comprendido entre 800 y 1.000 euros por pareja. Sin embargo, estos cilindros presentan una diferencia fundamental: no constan del sistema original de válvulas de escape. Esta diferencia implica un funcionamiento del motor poco lineal e inutilizable en una moto de calle. En este contexto, el diseño propuesto en este TFG ofrece una clara ventaja competitiva: conserva el sistema original de válvulas de escape, lo cual mejora significativamente la eficiencia del barrido de gases, el rendimiento general del motor y la experiencia de conducción. Esta característica técnica, no presente en la oferta actual de la competencia, representa un valor añadido muy significativo. Se trata de un nicho de mercado sin explotar, lo que abre una oportunidad real para introducir un producto diferenciado, capaz de captar el interés de un público exigente que busca prestaciones superiores sin renunciar a la arquitectura y funcionalidad original del motor. En consecuencia, y teniendo en cuenta que los costes de fabricación por moldeo permiten mantener un margen comercial razonable, se puede concluir que el proyecto es rentable y competitivo, con potencial para posicionarse como una solución de alto valor en un mercado que actualmente presenta poca oferta de cilindros de altas prestaciones que mantengan la válvula de escape. 6.7. Impacto económico del prototipado rápido La utilización de tecnologías de prototipado rápido mediante impresión 3D en PLA ha tenido un impacto claramente positivo en el desarrollo del proyecto, tanto desde el punto de vista técnico como económico. Esta herramienta ha permitido validar de forma eficaz el diseño de los cilindros en sus distintas fases de evolución, facilitando la identificación de errores geométricos, conflictos de ensamblaje y posibles mejoras funcionales antes de pasar a procesos de fabricación más complejos y costosos. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 96 Ilustración 100. Pareja de carburadores “Lectron” para Yamaha RD 350. • Toberas de admisión Para montar los nuevos carburadores, será necesario emplear toberas de admisión adaptadas al mayor diámetro. Estas toberas permiten una conexión eficiente entre los carburadores y las cajas de láminas, asegurando que no existan restricciones que limiten el flujo de mezcla. Además, su geometría puede estar optimizada para favorecer la dinámica de fluidos en la entrada, lo que contribuye a una respuesta más rápida del motor. Ilustración 101. Toberas de admisión para Yamaha RD 350. • Cajas de láminas Las cajas de láminas de admisión son componentes críticos en motores de dos tiempos, ya que regulan la entrada de mezcla hacia el cárter. Sustituir las originales por versiones de alto rendimiento con láminas de carbono permite mejorar la respuesta del motor y reducir las pérdidas de mezcla en el momento de la admisión. El carbono ofrece una mayor elasticidad y durabilidad frente a materiales tradicionales, y su uso está generalizado en preparaciones deportivas y de alto rendimiento. Ilustración 102. Pareja de cajas de láminas “Vforce4” para Yamaha RD 350. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 97 • Sistema de encendido Un encendido de altas prestaciones, ya sea digital o con curvas de avance programables, puede marcar una diferencia significativa en la respuesta y la eficiencia del motor. Estos sistemas permiten adaptar el punto de encendido a diferentes regímenes de revoluciones, optimizando la combustión en todo el rango de funcionamiento. Esto se traduce en una mejor entrega de potencia, una aceleración más lineal y un menor riesgo de detonaciones indeseadas. De nuevo, existen múltiples opciones comerciales que pueden adaptarse a este tipo de configuración de motor. Ilustración 103. Sistema de encendido para Yamaha RD 350. Cabe destacar que todos los componentes mencionados se encuentran actualmente disponibles en el mercado, fabricados por diversas marcas especializadas en motores de dos tiempos y preparaciones de alto rendimiento. Su incorporación no es obligatoria, pero sí altamente recomendable para aquellos usuarios que busquen obtener el máximo provecho del rediseño de los cilindros desarrollado en este proyecto. 7.3. Propuesta de kits comerciales Con el objetivo de facilitar al máximo la experiencia del usuario final, asegurar la correcta compatibilidad entre componentes y ofrecer un producto completo y profesional, se plantea la posibilidad de comercializar los cilindros diseñados en forma de kits estructurados por niveles de equipamiento. Esta estrategia no solo simplifica el proceso de adquisición para el cliente, sino que también aumenta la percepción de calidad y confianza en la marca, reduciendo riesgos técnicos y mejorando la integración del producto en los motores de destino. Se contemplan dos opciones principales de comercialización: Kit Básico Este paquete incluiría exclusivamente los cilindros y las piezas estrictamente necesarias para su montaje y funcionamiento. Sería la opción mínima requerida para que el conjunto pueda ser instalado y operado correctamente. Su contenido incluiría: TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 98 • Pareja de cilindros. • Cigüeñal con bielas de 115 mm. • Pistones de 68 mm. • Culatas específicas para pistones de 68 mm. • Instrucciones para la modificación del cárter superior. Este kit está pensado para usuarios con cierta experiencia mecánica o preparadores que deseen adquirir únicamente los elementos imprescindibles y complementar el montaje con sus propias piezas. Kit Completo El segundo paquete incluye todos los componentes del Kit Básico más una serie de mejoras recomendadas que optimizan el rendimiento y la experiencia de uso. Este kit está orientado a aquellos clientes que deseen sacar el máximo partido a la nueva configuración del motor, asegurando la máxima compatibilidad entre todas las piezas desde el primer momento. Incluiría, además de todo lo anterior: • Escapes. • Carburadores. • Toberas de admisión. • Cajas de láminas. • Sistema de encendido. Este enfoque modular no solo aporta flexibilidad al modelo de negocio, sino que además permite dirigirse a distintos perfiles de clientes: desde usuarios avanzados que solo necesitan las piezas esenciales hasta aquellos que buscan un paquete llave en mano, completo y sin complicaciones. Para la viabilidad de esta estrategia, se contempla la posibilidad de establecer colaboraciones con fabricantes o distribuidores especializados en componentes de alto rendimiento para motores de dos tiempos. Estas alianzas permitirían ofrecer productos de calidad contrastada dentro de los kits, asegurar la disponibilidad de piezas, y simplificar la logística del montaje y la distribución. De este modo, se evitarían posibles errores de compatibilidad y se garantizaría una experiencia de compra profesional y fiable. La creación de estos kits refuerza la idea de ofrecer un producto final coherente, bien diseñado y fácil de implementar por parte del usuario, a la vez que aporta un valor añadido significativo al proyecto desde el punto de vista comercial y de posicionamiento en el mercado. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 99 8. Conclusiones El presente Trabajo Fin de Grado ha tenido como finalidad el diseño de un conjunto de cilindros de alto rendimiento para el motor de la Yamaha RD350, logrando un incremento de cilindrada hasta los 421 cm³ sin renunciar al uso del sistema de válvula de escape variable YPVS (Yamaha Power Valve System). Este planteamiento técnico responde a una necesidad real en el ámbito de la mejora de motores de dos tiempos, ya que actualmente no existen soluciones comerciales que aúnen este aumento de cilindrada con la conservación del sistema YPVS, crucial para preservar una entrega de potencia equilibrada y progresiva. El desarrollo del proyecto ha implicado un riguroso análisis del estado del arte, donde se ha constatado que los kits existentes en el mercado están orientados casi exclusivamente a la competición, anulando completamente el funcionamiento del YPVS. Esto deriva en motores con una curva de par abrupta y poco utilizable en entornos urbanos o mixtos, además de implicar frecuentemente modificaciones invasivas sobre los cárteres originales. Frente a esta situación, el proyecto propone una alternativa técnica innovadora, que optimiza el diseño del cilindro manteniendo la compatibilidad con la arquitectura del motor original y ofreciendo una mejora real en prestaciones, sin comprometer su versatilidad. El proceso de diseño se ha abordado de forma metódica y fundamentada, comenzando por una revisión exhaustiva del motor de origen y del sistema YPVS. A partir de esta base, se procedió a la modelización paramétrica en el entorno Siemens NX, donde se generaron tres prototipos sucesivos. Cada iteración permitió corregir errores detectados en fases anteriores, mejorando tanto la precisión dimensional como la funcionalidad del conjunto. Las pruebas con prototipos impresos en PLA y las mediciones empíricas de grados de distribución validaron que el nuevo diseño se mantiene dentro de unos márgenes aceptables respecto a los valores originales, lo que garantiza una curva de funcionamiento similar, pero con un notable aumento de potencia y cilindrada. Además, se ha efectuado un análisis estructural por el método de elementos finitos (FEM), evaluando las tensiones internas bajo condiciones de carga propias de un ciclo de combustión real. Los resultados han demostrado que el diseño propuesto presenta una resistencia estructural adecuada, especialmente si se fabrica en aleaciones como el AlSi10Mg, cumpliendo con los requerimientos térmicos y mecánicos del entorno de operación. El estudio también ha contemplado distintas alternativas de fabricación, comparando procesos como el mecanizado CNC, la fundición en arena y la impresión 3D metálica. Se ha realizado un análisis técnico-económico de cada una, valorando no solo los costes unitarios, sino también los tiempos de producción, necesidades de postprocesado y la escalabilidad en función del volumen de producción. Esta evaluación demuestra que el proyecto es no solo técnica sino económicamente viable, y potencialmente rentable en un contexto de producción limitada para restauradores o entusiastas de la Yamaha RD350. Por último, se ha complementado el diseño con un conjunto de piezas de apoyo que garantizan la correcta instalación y funcionamiento del nuevo cilindro, prestando especial atención a la compatibilidad con componentes clave como la culata, la caja de láminas y el sistema de escape. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 100 En conclusión, este proyecto no solo cumple con los objetivos iniciales, sino que también aporta una contribución valiosa e innovadora al ámbito de la ingeniería mecánica aplicada a motores de combustión interna de dos tiempos. Se presenta como una solución equilibrada entre rendimiento, fiabilidad, usabilidad y coste, manteniéndose fiel a la filosofía original de la Yamaha RD350. Asimismo, abre la puerta a futuras líneas de desarrollo como la fabricación funcional de los cilindros, la realización de pruebas dinámicas en banco de potencia o incluso la industrialización del producto como kit de mejora comercial. El trabajo realizado sienta así las bases para un desarrollo posterior con potencial real de aplicación, tanto desde una perspectiva técnica como comercial. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 101 9. Líneas futuras El presente proyecto ha permitido desarrollar un diseño funcional de cilindros para el motor Yamaha RD350, aumentando su cilindrada a 421 cm³ y manteniendo el sistema original de válvula de escape variable YPVS. No obstante, debido al carácter conceptual y académico del trabajo, existen diversas tareas y líneas de desarrollo que podrían abordarse en futuros proyectos para continuar, validar y mejorar los resultados obtenidos. A continuación, se detallan algunas de las más relevantes. 9.1. Validación estructural y funcional • Fabricación en material metálico y pruebas en condiciones reales: El siguiente paso lógico sería la fabricación del conjunto definitivo en AlSi10Mg mediante impresión 3D metálica, seguido de su instalación en un motor operativo. • Ensayos en banco de pruebas: Una vez montado el conjunto, se podrían realizar pruebas de rendimiento en banco para obtener datos reales de potencia, par, consumo, curva de entrega y respuesta del sistema YPVS. Esto permitiría comparar objetivamente el comportamiento frente al motor original y verificar la validez del diseño propuesto. • Ensayos estructurales y térmicos: Aplicación de cargas térmicas y mecánicas en condiciones controladas para verificar la resistencia del componente, la estanqueidad del conjunto, y la integridad del alojamiento del sistema YPVS. 9.2. Simulación avanzada y optimización • Análisis CFD (Dinámica de Fluidos Computacional): La simulación del comportamiento del flujo de gases dentro del cilindro permitiría optimizar el diseño de los puertos de admisión, transferencia y escape, minimizando turbulencias y pérdidas de carga, y mejorando así el rendimiento volumétrico y la eficiencia de combustión. • Análisis termodinámico del ciclo: Modelado del ciclo completo del motor para analizar la evolución de presión, temperatura y volumen, y así identificar posibles mejoras en la geometría de cámara o tiempos de distribución. • Optimización topológica: Uso de algoritmos de optimización estructural para reducir peso manteniendo la rigidez necesaria, especialmente relevante si el diseño se destina a aplicaciones de competición o rendimiento avanzado. • Estudios de fatiga y vida útil: Evaluar el comportamiento del componente ante cargas cíclicas y térmicas, para estimar su durabilidad en el tiempo y prevenir posibles fallos por fatiga. 9.3. Integración y compatibilidad con otros elementos del motor • Rediseño de culata específica: Aunque este proyecto se ha centrado en los cilindros, sería recomendable desarrollar culata optimizada para esta nueva configuración de cilindrada y geometría. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 102 • Estudio del sistema de refrigeración: Verificación del comportamiento térmico con la nueva configuración y rediseño, si fuera necesario, del circuito de refrigeración para mantener temperaturas óptimas de funcionamiento. • Evaluación del sistema de escape: El nuevo caudal de gases puede requerir ajustes en el sistema de escape original. Analizar su comportamiento permitiría evitar pérdidas de rendimiento y mejorar la evacuación de gases quemados. 9.4. Producción y aplicación real • Evaluación de costes y fabricación en series cortas: Estudiar la viabilidad de lanzar el producto como kit comercial, incluyendo su postprocesado, control de calidad y compatibilidad con piezas estándar. • Compatibilidad con otros modelos de motor o variantes: Analizar la posibilidad de adaptar el diseño para su uso en motores derivados, como el Yamaha Banshee, lo que ampliaría su aplicabilidad en otros contextos. • Validación por parte de usuarios o pilotos: Realizar pruebas en condiciones reales de uso (competición, carretera, uso urbano) para recoger datos subjetivos de comportamiento y sensaciones, lo que podría retroalimentar futuras iteraciones del diseño. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 103 10. Bibliografía Athena S.p.A. (s. f.). Kit cilindro Yamaha Banshee 392cc. Visitado el 25 de febrero de 2025, de https://athenaiberica.es/kit-cilindro/43070-kit-cilindro-yamaha-banshee-350-d-68-8706.html Bell, G. (1999). Two-Stroke Performance Tuning (3rd ed.). Haynes Publishing. Clarke, M. (2003). Motori a due tempi di alte prestazioni. Giorgio Nada Editore. Clarke, R. M. (1999). Yamaha RD350 & 400 Performance Portfolio 1972–1979. Brooklands Books. CP Industries. (s. f.). Cheetah Cub Cylinders. Visitado el 15 de febrero de 2025, de https://www.cpindinc.com/ CPI Racing. (s. f.). Catálogo de kits de motor para Yamaha Banshee y RD350. Visitado el 15 de febrero de 2025, de http://cpindinc.com/pub/part_list?manufacturer=3 EOS. (s. f.). EOS Aluminium AlSi10Mg – Material Data Sheet. Visitado el 26 de febrero de 2025, de https://www.eos.info/es/var/assets/03_system-related-assets/material-relatedcontents/metal-materials-and-examples/metal-materialdatasheet/aluminio/material_datasheet_eos_aluminium-alsi10mg_en_web.pdf Ferrari, G. (2000). Motori a combustione interna. Il Capitello. Ferrerirós, O. P. (2005). Modelado y cálculo FEM de un cilindro de motor 2T [Trabajo de Fin de Grado, Universidad Politécnica de Cataluña]. Hata, N., & Iio, T. (1981). Improvement of Two-Stroke Engine Performance with the Yamaha Power Valve System (YPVS) (SAE Technical Paper 810922). SAE International. Haynes Manuals Inc. (1988). Yamaha RD350 YPVS Twins (1983–1995) Repair Manual (ISBN 9781850108795). Haynes Publishing. HotRods. (s. f.). HotRods Crankshafts & Engine Components. Visitado el 8 de marzo de 2025, de https://www.hotrodsproducts.com/ Jennings, G. (1973). Two-Stroke Tuner’s Handbook. HPBooks. John Haynes. (1980–1982). Yamaha RD250 and RD350 LC Twins Owners Workshop Manual (No. 803). Haynes Manuals. Promeco. (s. f.). Materiali. Visitado el 25 de febrero de 2025, de https://www.promecosrl.it/catalogo/pagine/pag4.htm Renishaw. (s. f.). RenAM 500 Series – Aluminium AlSi10Mg Material Data Sheet. Visitado el 26 de febrero de 2025, de https://www.renishaw.com/resourcecentre/download/datasheet-renam-500-series-aluminium-alsi10mg-material-data-sheet--138868 Riba Romeva, C. (1997a). Disseny de màquines IV. Selecció de materials 1. Edicions UPC. Riba Romeva, C. (1997b). Disseny de màquines IV. Selecció de materials 2. Edicions UPC. TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 104 Siemens Digital Industries Software. (2024). NX CAD (Versión 2306). Siemens AG. Siemens Digital Industries Software. (2024). Simcenter 3D – Finite Element Analysis (Versión 2306). Siemens AG. Toogood, R. (2001). Pro/Mechanica Structure. Release 2001 - Integrated mode. Student edition tutorial. SDC Publications. Vito’s Performance. (s. f.). Vito’s Performance – High Performance Racing Parts. Visitado el 23 de febrero de 2025, de https://www.vitosperformance.com/ Wiseco Performance Products. (s. f.). Wiseco High-Performance Pistons. Visitado el 23 de febrero de 2025, de https://www.wiseco.com/ Yamaha Motor Co., Ltd. (1987). Manual de servicio técnico Yamaha RD350. Visitado el 3 de marzo de 2025, de https://es.scribd.com/document/653057080/Manual-Yamaha-RD-3501986 TFG. DISEÑO DE CILINDROS PARA MOTOR DE YAMAHA RD350 105 11. Anexo I. Planos de los prototipos ÍNDICE DE PLANOS 1. Prototipo 1 1.1. Vista lateral 1.2. Vista planta superior 1.3. Vista planta inferior 1.4. Vista admisión 1.5. Vista escape 2. Prototipo 2 2.1. Vista lateral 2.2. Vista planta superior 2.3. Vista planta inferior 2.4. Vista admisión 2.5. Vista escape 3. Prototipo 3 3.1. Vista lateral 3.2. Vista planta superior 3.3. Vista planta inferior 3.4. Vista admisión 3.5. Vista escape