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INFORME 3 TURBOMEC® 2012

“Diseño de Detalles”

Asignatura: IWG-101 Introducción a la Ingeniería

Profesor: Jaime Núñez S. Grupo: S-TM_01 Integrantes: Hrs.

Abril Acuña 18

Michelle Barrie 12

Camila Estévez 18

Daniela Orellana 18

Santiago, 1 de Julio del 2012

Informe 3 TURBOMEC® 2012: “Diseño de Detalles”

Introducción a la Ingeniería Grupo: S-TM_01 2

Índice:

1. Objetivos …………………………………………………………………………………………..…. 03 1.1 Objetivo general ……………………………………………………………………….. 03 1.2 Objetivos específicos ………………………………………………………………… 03

2. Diseño del artefacto …………………………………………………………………………….. 04 2.1 Sistema de Transmisión …………………………………………………………….. 04 2.2 Sistema de Propulsión ………………………………………………………………. 05 2.3 Sistema de Control ……………………………………………………………………. 06 2.4 Sistema de Aterrizaje ………………………………………………………………… 06 2.5 Sistema de Suspensión ……………………………………………………………… 07

3. Elaboración Hojas de Proceso Fabricación y Montaje ..………………………… 08 3.1 Hoja de Fuselaje (superior/inferior) ……………………………………….…. 08 3.2 Hoja de Fuselaje (frontal) ……………………………………………………..….. 09 3.3 Hoja de Alas ……………………………………………………………………………… 10 3.4 Hoja de Estabilizador ………………………………………………………………… 11 3.5 Hoja de Timón de dirección ………………………………………………………. 12 3.6 Hoja de Hélice …………………………………………………………………………… 13 3.7 Hoja de Nariz ……………………………………………………………………………. 14 3.8 Hoja de Ruedas …………………………………………………………………………. 15 3.9 Hoja de Viga de suspensión delantera ………………………………………. 16 3.10 Hoja de Viga de suspensión trasera ………………………………………….. 17 3.11 Hoja de Motor ………………………………………………………………………….. 18 3.12 Hoja de Montaje ……………………………………………………………………….. 19

4. Aseguramiento de la calidad (análisis AMFE) ………………………………………. 21

4.1 Introducción ……………………………………………………………………………… 21 4.2 Conclusión ………………………………………………………………………………… 26

5. Desarrollo propuesta formal definitiva del artefacto ……………………………. 27

6. Bibliografía …………………………………………………………………………………………… 28



1. Objetivos:

1.1. Objetivo general

La finalidad de este proyecto es construir un avión a escala que pueda despegar, planear y aterrizar de una manera independiente con energía autosustentable, el cual tenga una trayectoria definida y controlada. Además nos da un acercamiento temprano a la ingeniería civil mecánica a través de la realización de este proyecto.

1.2 Objetivos específicos

Los objetivos específicos para este informe en particular, son los siguientes:

Realizar el diseño definitivo del artefacto.

Realizar un análisis AMFE del aparato volador.

Elaborar hojas de proceso de fabricación del aparato volador.

Finalizar la propuesta formal del artefacto volador.



2. Diseño del Artefacto

2.1 Sistema de transmisión:

2.1.1 Fuselaje:

Vista aérea

Vista lateral



2.1.2 Nariz:

Vista frontal

Vista lateral

2.2 Sistema de propulsión:

2.2.1 Motor:

2.2.2 Hélice:



2.3 Sistema de control:

2.3.1: Ala:

2.3.2: Timón de dirección:

2.3.3: Estabilizador:

2.4 Sistema de Aterrizaje: Ruedas



2.5 Sistema de transmisión:

2.5.1: Vigas delanteras:

2.5.1: Vigas traseras:



3. Elaboración Hojas de Proceso Fabricación.

Hoja de proceso Escudería Vogel phönix Grupo: 01

Realizado por: Camila Estévez Fecha: 03/07/12

C DENOMINACIÓN CONJUNTO MATERIAL(ES) DIMENSIÓN

2 Fuselaje (vista superior/inferior)

Artefacto volador Madera de balsa

Largo: 150[mm] Ancho delantero: 6[mm] Ancho central: 14[mm] Ancho trasero: 2[mm] α: 7/90π *rad+ | 14° β: 1/12π *rad+ | 15°

F CROQUIS Y DENOMINACIÓN OPERACIONES ÚTILES Y HERRAMIENTAS OBSERVACIONES

1

Tomar trozos de madera de balsa en los que quepan las distintas vigas para el fuselaje.

Buscar X X

2 Trazar las vigas en la madera de balsa.

Trazar Lápiz grafito Regla

Debe ser de la manera más exacta posible para evitar posibles errores.

3 Cortar con cuchillo cartonero todas las vigas trazadas en la madera.

Cortar Cuchillo cartonero

Debe ser de manera cuidadosa para evitar errores.

4 De ser necesario, lijar las piezas de madera para emparejar.

Lijar Lija

Debemos lijar las piezas para conseguir una mayor exactitud.

5 Unir las vigas para formar el fuselaje.

Pegar Pistola de silicona Silicona

Pegar bien para que no se desprendan las piezas.




Realizado por: Michelle Barrie Fecha: 03/07/12


2 Fuselaje (vista frontal) Artefacto volador Madera de balsa Largo: 150[mm] Ancho: 15[mm]


1

Tomar trozos de madera de balsa en los que quepan las distintas vigas para el fuselaje.

Buscar X X

2 Trazar las vigas en la madera de balsa.



3 Cortar con cuchillo cartonero todas las vigas trazadas en la madera.




Lijar Lija

Debemos lijar las piezas para conseguir una mayor exactitud.

5 Unir las vigas para formar el fuselaje.

Pegar Pistola de silicona Silicona

Pegar bien para que no se desprendan las piezas.




Realizado por: Abril Acuña Fecha: 03/07/12


1 Alas Artefacto volador Madera de balsa Alambre

Largo: 260[mm] Ancho central: 34[mm] Ancho lateral: 31[mm] α: 1/36π *rad] | 5° θ: 1/18π *rad+ | 18°


1

Tomar trozos de madera de balsa en los que quepan las distintas vigas para las alas. Tomar un trozo de alambre lo suficientemente largo para que quepan las vigas. Buscar un trozo de cartón para trazar las costillas de las alas.

Buscar X X

2

Trazar las vigas en la madera de balsa y el alambre. Trazar las costillas en el cartón.

Trazar y marcar Lápiz grafito Regla Plumón


3

Cortar con cuchillo cartonero todas las vigas trazadas en la madera. Cortar el alambre marcado con un alicate. Cortar con tijera y/o cuchillo cartonero las costillas trazadas.

Cortar Cuchillo cartonero Alicate Tijeras



Lijar Lija

Debemos lijar las piezas de madera para conseguir una mayor exactitud.

5 Unir las vigas y costillas para formar las alas.

Unir Pistola de silicona Silicona Alicate

Unir bien para que no se desprendan las piezas.




Realizado por: Daniela Orellana Fecha: 03/07/12


1 Estabilizador Artefacto volador Madera de balsa Alambre

Largo: 82[mm] Ancho central: 16[mm] Ancho máximo: 24[mm] α: 1/2π *rad+ | 90° θ: 1/2π *rad+ | 90°


1

Tomar trozos de madera de balsa en los que quepan las distintas vigas para el estabilizador. Tomar un trozo de alambre lo suficientemente largo para que quepan las vigas.

Buscar X X

2 Trazar las vigas en la madera de balsa y el alambre.



3

Cortar con cuchillo cartonero todas las vigas trazadas en la madera. Cortar el alambre marcado con un alicate.

Cortar Cuchillo cartonero Alicate



Lijar Lija


5 Unir las vigas para formar el estabilizador.








1 Timón de dirección Artefacto volador Madera de balsa Alambre

Largo: 23[mm] Alto: 41[mm] α: 1/2π *rad+ | 90° β: 5/12π *rad+ |75° θ: 1/2π *rad+ | 90°


1

Tomar trozos de madera de balsa en los que quepan las distintas vigas para el timón. Tomar un trozo de alambre lo suficientemente largo para que quepan las vigas.

Buscar X X

2 Trazar las vigas en la madera de balsa y el alambre.



3

Cortar con cuchillo cartonero todas las vigas trazadas en la madera. Cortar el alambre marcado con un alicate.

Cortar Cuchillo cartonero Alicate



Lijar Lija


5 Unir las vigas para formar el timón.








1 Hélice Artefacto volador Mica

Alto: 89[mm] Ancho máximo: 14[mm] Ancho central: 9[mm] β: 1/2π *rad+ |90° θ: 1/9π *rad+ | 20°


1 Tomar un trozo de mica en el que quepa la forma de la hélice.

Buscar X X

2 Trazar en la mica la forma de la hélice.



3 Cortar con tijeras y/o cuchillo cartonero la hélice trazada en la mica.

Cortar Tijeras Cuchillo cartonero


4 Hacer una perforación en el centro de la pieza.

Perforar Alambre Alfiler

Hacerlo de manera precisa para un mejor rendimiento.

5 Unir la hélice al fuselaje. Unir Alicate





Realizado por: Abril Acuña Fecha: 03/07/12


1 Nariz Artefacto volador Madera de balsa Alambre

Alto: 22[mm] Largo: 4[mm] Ancho: 6[mm]


1 Tomar un trozo de madera de balsa en el que quepa la nariz.

Buscar X X

2 Trazar la forma de la nariz en la madera de valsa.



3 Cortar con cuchillo cartonero la nariz trazada en la madera.



4 De ser necesario, lijar la pieza de madera para emparejar.

Lijar Lija

Debemos lijar la pieza para conseguir una mayor exactitud.


Perforar


6 Unir le pieza al resto del fuselaje.

Unir Pistola de silicona Silicona





Realizado por: Daniela Orellana Fecha: 03/07/12


3 Ruedas Artefacto volador Plumavit d: 4[mm] r: 5[mm]


1 Tomar una bolita de las dimensiones requeridas.

Buscar X X

2 Trazar los círculos alrededor de la esfera.

Trazar Lápiz grafito Regla Compás


3

Cortar con un cuchillo cartonero caliente al rededor de los círculos trazados en la bolita.




Perforar Alfiler Alambre


5

Forrar la superficie de la rueda que estará en contacto con la superficie con una capa de papel maché.

Forrar Cola fría Diario

Nos debemos preocupar de hacerlo con la cantidad justa de diario y cola fría para no agregar peso innecesario al artefacto.

6 Unir las ruedas a las vigas de suspensión respectivas.

Unir Alicate







1 Viga de suspensión delantera Artefacto volador Alambre

a: 8[mm] b: 5[mm] c: 5[mm] d: 14[mm] e: 30[mm] α: 16/45π *rad+ | 64° β: 29/45π *rad+ | 116° θ: 29/45π *rad+ | 116° δ: 16/45π *rad+ |64°


1 Tomar un trozo de alambre lo suficientemente largo para que quepan las vigas.

Buscar X X

2 Marcar las vigas en el alambre.

Marcar Plumón Regla


3 Cortar el alambre marcado con un alicate.

Cortar Alicate


4 Unir las vigas a las ruedas y al fuselaje.








1 Viga de suspensión trasera Artefacto volador Alambre

Ancho: 10[mm] Largo: 10[mm] Alto: 12[mm] α: 14/45π *rad+ | 56° β: 31/90π *rad+ | 62° θ: 31/90π *rad+ | 62° ξ: 14/45π *rad+ | 56° δ: 1/2π *rad+ | 90°


1 Tomar un trozo de alambre lo suficientemente largo para que quepan las vigas.

Buscar X X

2 Marcar las vigas en el alambre.




Cortar Alicate


4 Unir las vigas a la rueda y al fuselaje.






Realizado por: Abril Acuña, Michelle Barrie, Camila Estévez y Daniela Orellana.

Fecha: 03/07/12


1 Motor Sistema de propulsión

Alambre Elástico

Largo ganchos: 10[mm] Largo buje: 7[mm] Larga elástico: 140±5[mm]


1

Tomar un trozo de alambre lo suficientemente largo para que quepan las partes requeridas.

Buscar X X

2 Marcar los trozos de alambre requeridos.




Cortar Alicate


4 Posicionar y unir el sistema al fuselaje y a la hélice.

Posicionar y unir Pistola de silicona Silicona Alicate




Hoja de montaje N°1/1

Conjunto Avión a escala autopropulsado

F Croquis de la operación: Observaciones: Realizado por:

1

Se pegan los dos costados del fuselaje a la pieza

inferior (base) del fuselaje.

Abril Acuña Daniela Orellana

2

Se pega la nariz del artefacto en la parte frontal de las piezas.

Daniela Orellana Camila Estévez

3

Se pega el gancho trasero del sistema de propulsión a la cola del fuselaje y el gancho frontal se inserta en el agujero de la nariz.

Camila Estévez Michelle Berrie

4

Se fija la hélice al gancho frontal del sistema de

propulsión formando un buje giratorio.

Michelle Barrie Abril Acuña

5

Se pega la pieza superior del fuselaje al conjunto.

Abril Acuña Daniela Orellana



6

Se pega el ala en la parte superior del fuselaje de tal manera que los lados

queden simétricos.

Daniela Orellana Camila Estévez

7

Se pegan los sistemas de suspensión y aterrizaje,

que son las vigas de alambre con resorte

conectadas a las ruedas.

Camila Estévez Michelle Barrie

8

Finalmente, se pega el sistema de control, que es el estabilizador y el timón

de dirección.

Michelle Barrie Abril Acuña



4. Aseguramiento de la calidad (análisis AMFE)

4.1 Introducción

El análisis AMFE (Análisis Modal de Fallos y Efectos) realizado a continuación, certifica

la calidad del producto seleccionado, de tal forma, que estudia los posibles fallos y efectos

que podrían haber dentro del sistema donde se encuentra inserto el artefacto volador.

Además, a cada posible fallo se le asigna un Número de Prioridad de Riesgo (NPR), el cual

determina cuan peligroso podría ser dicho error respecto de otros, jerarquizando desde el

más riesgoso, hasta el menos alarmante. De acuerdo a los NPR hemos adoptado controles

específicos y medidas preventivas a tomar para disminuir su probabilidad de existencia.

G: Índice de Gravedad O: Índice de Ocurrencia D: Índice de detección NPR: Número de Prioridad de Riesgo



4.2 Tabla Resumen de los 5 Riesgos más altos.

Componente Fallos NPR

Modo Efecto Causa

Nariz Rotura Descenso forzoso

Recorrido no estipulado

Colisión con otro

cuerpo

224

Elástico Rotura Riesgo Daño público

Pérdida de propulsión

Resistencia del

material

menor al requerido

144

Ganchos Rotura Pérdida de propulsión.

Imposibilidad de

despegue.

Resistencia del

material menor

al requerido.

135

Viga de

suspensión

delantera

Desprendimiento Recorrido dificultoso.

Menor control del

artefacto durante vuelo.

Mal acoplamiento de

las piezas.

96

Nariz Desprendimiento Descenso forzoso. Mal acoplamiento 96




4.3 Conclusión

El análisis AMFE realizado anteriormente nos permitió visualizar cuales son los sistemas con mayor y menor posibilidad de falla, los sistemas de propulsión y el sistema de suspensión. Esto nos permitirá a su vez, enfocarnos en cada sistema con mayor o menor énfasis y tiempo. En el ranking(los 5 riesgos más altos de acuerdo al NPR), pudimos darnos cuenta de que la parte más vulnerable de nuestro artefacto sería la nariz, dado que de ella depende el sustento de la hélice. Cabe señalar que como segundo riesgo más alto, encontramos a los ganchos, los cuales entregan la propulsión al artefacto. Sin ninguno de estos, el artefacto posiblemente no podría ser funcional para los requisitos pedidos en el proyecto. Como medidas a tomar consideraremos:

1. NRP 224: Muestreo visual y cuantitativo de la posible desviación del artefacto, para así evitar posibles colisiones entre los demás en competencia.

2. NPR 144: Medición a través de diversas pruebas de distintos materiales y/o grosores de elásticos para saber cual satisfice mejor a nuestro artefacto.

3. NPR 135: Análisis de los diversos ganchos en el mercado y elección del más adecuado.

4. NPR 96 (referente a la viga de suspensión) : Investigación de la técnicas de pegado eficaces y que cumplan con el aerodinamismo del artefacto.

5. NPR 96 (referente a la nariz): Utilización de técnica de pegado eficaz, además de la prueba constante de la resistencia del pegado a través de pruebas del artefacto.



5. Desarrollo propuesta formal definitiva del artefacto.

La propuesta formal del artefacto volador está inspirado en un ave Fénix, de allí el

nombre de nuestra empresa. El ave Fénix es un ser mitológico que vive 500 años para luego extinguirse y renacer de sus cenizas, donde tal característica se ve reflejada en el sistema de propulsión de nuestro aparato, donde este se auto sustenta y estimula durante toda su trayectoria. Además a esta ve se le caracteriza como ágil, fuerte, bella y duradera a través del tiempo, características que consideramos calzan con el perfil de nuestro artefacto volador. Por otra parte, Fénix es una galaxia lejana a la vía láctea. Como equipo de trabajo deseamos orientar este proyecto hacia un enfoque vanguardista, donde nuestras ideas y creaciones siguen un sendero moderno y preocupado por el desarrollo y creación de nuevas energías con el fin crear y presentar un aparato eficiente.



6. Bibliografía

Sitios Web Plataforma virtual Moodle [http://ramos.mec.utfsm.cl/course/view.php?id=51]

http://ramos.mec.utfsm.cl/course/view.php?id=51

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