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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

E.S.I.M.E. UNIDAD

Seminario: Desarrollo de Proyectos en Ingeniería de Diseño

“Diseño y Turbomeca Arriel 1B, del Helicóptero modelo AS

Integrantes:

• Azael Alfredo Herrera García • Francisco Javier Espinosa Valdivieso

Asesor: M. en C. Armando Oropeza Osornio.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

E.S.I.M.E. UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN

Seminario: Desarrollo de Proyectos en Ingeniería de Diseño

Que para obtener el título de:

Ingeniero en Aeronáutica

TESINA

Presentan:

Diseño y fabricación del soporte para el motorTurbomeca Arriel 1B, del Helicóptero modelo AS

Azael Alfredo Herrera García Francisco Javier Espinosa Valdivieso

M. en C. Armando Oropeza Osornio.

México D.F. 2012

TICOMÁN

Seminario: Desarrollo de Proyectos en Ingeniería de Diseño.

del soporte para el motor Turbomeca Arriel 1B, del Helicóptero modelo AS-350B”

México D.F. 2012

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

Ingeniería en Aeronáutica

Índice:

Lista de tablas 1

Lista de figuras 2

Resumen 4

Introducción 5

Objetivo General 6

Alcance 7

Capítulo I Determinación de características y propiedades del soporte para mantenimiento del motor de la aeronave AS 350-B

8

1.1 Marco teórico 8

1.2 Determinación de los clientes 9

1.3 Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes 9

1.3.1 Agrupación de los requerimientos y expectativas de los clientes por áreas 10

1.3.2 Clasificación de los requerimientos y expectativas de los clientes en obligatorios y deseables, así como medibles y no medibles

11

1.4 Importancia relativa de los requerimientos y expectativa de los clientes 12

1.5 Estudio comparativo con productos de la competencia 14

1.6 Traducción de los requerimientos y expectativas de los clientes en términos mesurables de ingeniería

18

1.7 Establecimiento de las metas de diseño 23

1.8 Diseño conceptual 25

1.8.1 Clarificación de los requerimientos del cliente 25

1.8.2 Definición del modelo funcional 25

1.8.2.1 Límites del sistema y elementos del entorno 26

1.8.2.2 Funciones de servicio 26

1.8.2.3 Análisis funcional descendente 27

1.8.3 Generación de conceptos 28

1.8.3.1 Lista de control para el proyecto 28

1.8.3.2 Matrices morfológicas 30

1.8.4 Evaluación de conceptos 32

1.8.4.1 Evaluación basada en la factibilidad del concepto y en la disponibilidad de la tecnología

32

1.8.4.2 Evaluación basada en los requerimientos del cliente: filtro pasa/no pasa 34

Capítulo IIPlaneación y desarrollo de la fabricación del dispositivo planteado

36

Antecedentes 36

2.1 Definición de costo 36

2.2 Definición de objetivos 36

2.2.1 Costo que genera el producto en sus fases de desarrollo y construcción 37

2.2.2 Clasificación de costos (fijos y variables) 39

2.2.3 Cómo reducir costos 40

2.2.4 Alianza comercial 40

2.2.5 Ventajas competitivas, innovación tecnológica y valor agregado 40

2.2.6 Alcance de la tesina 40

2.3 Toma de decisiones 40

2.3.1 Estudio Técnico 40

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA


2.4 Estudio de mercado 43

2.4.1 Análisis del consumidor 43

2.4.2 Análisis de la competencia 43

2.4.3 Estrategia 44

2.5 Segmentación de mercado 44

Capítulo IIICálculo estructural mediante uso de un programa de cómputo 45

Conclusiones 49

Bibliografía 52

Anexos 53

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Ingeniería en Aeronáutica Página 1

Lista de tablas.

Tabla 1.1 Clasificación de los requerimientos y expectativas de los clientes por áreas.

Tabla 1.2 Clasificación de requerimientos y expectativas en obligatorios, deseables, medibles y no medibles.

Tabla 1.3Requerimientos deseables.

Tabla 1.4Estudio comparativo con productos de la competencia.

Tabla 1.5 Requerimientos no medibles.

Tabla 1.6 Requerimientos simplificados (Rs).

Tabla 1.7 Primer nivel de traducción de requerimientos.

Tabla 2.8 Segundo nivel de traducción de requerimientos y metas de diseño.

Tabla 1.9 Ejemplo de matriz morfológica para un soporte de motor Arriel 1B.

Tabla 1.10 Comparativo requerimientos del clientes contra conceptos (filtro pasa/no pasa).

Tabla 2.1 Costos del proyecto.

Tabla 2.2 Comparativo de proveedores contra materia prima.

Tabla 2.3 Comparativo de una segmentación de mercado y sus ganancias.



Lista de figuras.

Figura 1.1 Metodología del QFD.

Figura 1.2 Metodología del diseño conceptual.

Figura 1.3 Diseño de un soporte convencional para un motor de helicóptero.

Figura 1.4 Principales características de un soporte convencional para un motor turbo eje.

Figura 1.5 Características físicas de dos soportes uno de ellos en posición horizontal y el otro en vertical.

Figura 1.6 Principales características del soporte de la base de mantenimiento de Cóndores.

Figura 1.7 Primer y segundo nivel de traducción del requerimiento 2.



Figura 1.10 Función como flujo conservativo de material.

Figura 1.11 Clasificación de funciones.

Figura 1.12 Diagrama funcional de mayor nivel para el soporte.

Figura 1.13 Primer nivel de descomposición funcional.

Figura 1.14 Ubicación de los refuerzos estructurales en el soporte.

Figura 1.15 Técnicas para la evaluación de conceptos.

Figura 2.1 Del logo de una empresa propuesta.

Figura 3.1 Soporte para el motor TurbomecaArriel 1B. Figura 3.2 Otra vista del soporte para el motor TurbomecaArriel 1B.

Figura 3.3 Acercamiento a la parte donde se presenta el mayor esfuerzo con tensión de color rojo en el soporte.

Figura 3.4 Vista general del soporte donde se aprecia el esfuerzo de Von Mises.

Figura 3.5 Vista general del soporte donde se aprecian los esfuerzos de Von Mises aumentados intencionalmente.



Figura 3.6 Otra vista del soporte donde se observan los máximos esfuerzos de Von Mises en diversas partes del soporte.

Figura 3.7 Una vista del soporte apreciándose que no hay esfuerzos resultantes significativos.



Resumen

El presente trabajo consiste en implementar un soporte para el motor de un helicóptero AS 350 B, el cual usa un motor TurbomecaArriel 1B (primera generación). El propósito de fabricar este auxiliar de mantenimiento se deriva de la necesidad de facilitar el mantenimiento a éste. Dicha aeronave es parte del material disponible para la instrucción a alumnos en la E.S.I.M.E. Ticomán y fue donada en el año 2006 por la SSP.

Enel presente trabajo se busca diseñar y fabricar un producto de gran utilidad en la formación de los alumnos de la ESIME Ticoman. Teniendo en cuenta el uso al que se encuentra destinado, por lógica deberáde tener una larga vida útil, así como resistente a diversos esfuerzos y a condiciones ambientales diversas; también deberá ser bien diseñada, fabricada y probada para ofrecer la calidad requerida y confiabilidad necesaria que se busca en los productos de uso aeronáutico.

En la actualidad el hecho de compartir información diversa sobre estos temas enriquece el conocimiento en otras partes del mundo, lo que se podría traducir en que los beneficios obtenidos al implementar herramientas que faciliten los trabajos a realizar en el mantenimiento de aeronaves se puede tener diversos alcances, e inclusive mejorar los ya logrados. Además de crear una cultura de calidad (que está ya determinada por una industria altamente competitiva) en los futuros ingenieros, también se pretende elevar el nivel de conocimiento impartido a los alumnos acerca de utilizar siempre las herramientas y elementos necesarios para trabajar de una forma más adecuada.

Se implementarán mejoras en las características obtenidas del modelo original, esto mediante el desarrollo del diseño del dispositivo y dichas características se implementarán en la fabricación del mismo, por lo que así se garantiza un mecanismo:

1- Con un alto nivel de ingeniería de diseño.

2- De alta calidad de manufactura.

3- Que tenga un valor agregado más elevado que el necesario.

4- Que facilite el mantenimiento continuo de la aeronave AS 350-B.

5- Que servirá para la capacitación y formación de recursos humanos en la E.S.I.M.E. Ticomán.



Introducción

El transporte aéreo es el medio más seguro del mundo, logro que en algunas ocasiones se ha visto opacado por algunos acontecimientos aislados en algunas partes del mundo, por lo que existen diversidad de cursos, congresos, exposiciones, seminarios, reuniones, etc. en las que se determinan las prioridades a seguir en cuestión de mantenimiento, seguridad, administración de empresas aeronáuticas, nuevos desarrollos aeronáuticos y futuros escenarios de desarrollo aeronáutico o en otras áreas relacionadas a la industria de la Aviación, y aún así de acuerdo a estadísticas, no es suficiente,.

El mantenimiento es un punto medular de la seguridad de la aviación, ya que éste determina la vida útil de todos los mecanismos y dispositivos usados en la aeronáutica, aunado a esto, el buen funcionamiento en operación, por lo que es necesario desarrollar dichas actividades a un verdadero nivel ingenieril.

Lo previamente citado es sumamente importante, ya que de ahí se deriva la confiabilidad de los trabajos de mantenimiento en los talleres aeronáuticos, que son desempeñados por mecánicos, ingenieros y supervisores, todo esto ligado a un buen desempeño de la aeronave en las diferentes fases de actuación que tiene ésta, y de la misma forma,asegurar para el piloto y a sus pasajeros la seguridad y satisfacción de estar a bordo de una máquina confiable, ya que en la actualidad se sabe que algunos de los accidentes ocurridos en Aeronáutica son debido a una mala implementación de las rutinas de mantenimiento y reparación por parte del personal en tierra a las aeronaves.

Como se mencionó con anterioridad, la formación de los ingenieros es de vital importancia para manejar los estándares establecidos en la aeronáutica actual, por lo que el mecanismo desarrollado en este proyecto dotará de uno de los herramentales básicos para el mantenimiento del motor de la aeronave AS 350-B, lo cual traerá como consecuencia mejoramiento de la calidad en las cátedras impartidas en la ESIME Ticomán relacionadas con dicha aeronave.



Objetivo General:

Diseñar y construirelsoportemecánico para un motorTurbomecaArriel 1B.

Objetivos Específicos:

• Considerar la información existente sobre las especificaciones necesarias para el

desmontaje del motor, así como dimensiones de éste. • Interpretar la información antes mencionada en dimensiones, características físicas que

deberá de cumplir el prototipo para poder ser de utilidad.

• Implementar mejoras en el diseño del soporte usado en la base de mantenimiento. Desarrollar las etapas o fases por las que tendrá que pasar el prototipo para su construcción.

• Analizar el prototipo en las diferentes fases de diseño apoyándose con las herramientas tecnológicas (software de diseño mecánico)

• Seleccionar las diferentes herramientas disponibles para fabricarel prototipo.

• Evaluar las fases antes mencionadas con el apoyo de asesores que laboran en docencia y que cuentan con experiencia relacionada con el área de diseño mecánico y fabricación de este tipo de dispositivos.

• Manufacturar el soporte diseñado.

• Realizar pruebas y validar el soporte.



Alcance

El proyecto tendrá como alcances:

1- El desarrollo del diseño basado en los conocimientos antes mencionados.

2- La implementación de mejoras al diseño básico ya conocido y de uso común en la Industria Aeronáutica.

3.- Análisis estructural de los diseños propuestos.

4.- La generación de planos de manufactura.

5- Fabricación del producto con sus consecuentes mejoras e implementaciones.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA


Capítulo I - Determinación de características y propiedades del mantenimiento del motor de la aeronave AS 350

1.1 Marco teórico.

Dentro de este capítulo se desarrollarán temas como QFD y Diseño conceptualde seguir una secuencia y guía para saber qué problema resolver y cbibliográficas y por experiencia se sabe que a pesar de ser dos temas que son de en llevarse a cabo en el desarrollo de un seguir y que es mejor modificar parámetros en este punto de inicio que después ya en la elaboración o en el diseño de detalle.

El QFD (despliegue de funciones de calidad) es una metodología que tiene como integrar los requerimientos y expectativas de los clientes al proceso de diseño y se puede entender a manera general de la siguiente forma:

El diseño conceptual se utilizará como una herramienta que permitirá defidiseño y evaluarlos, de igual manera que el QFD tiene una metodología la cual se muestra a continuación:

1• Identificación del cliente(s)

2• Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes

3• Determinar la importancia relativa de los requerimientos y expectativas de los

clientes

4• Efectuar un estudio comparativo con productos de la competencia

5• Traducir los requerimientos expectativas en términos mesurables de ingeniería

6• Establecer mestas de diseño


Determinación de características y propiedades del antenimiento del motor de la aeronave AS 350-B.

Dentro de este capítulo se desarrollarán temas como QFD y Diseño conceptualuna secuencia y guía para saber qué problema resolver y cómo, ya que por referencias

bibliográficas y por experiencia se sabe que a pesar de ser dos temas que son de desarrollo de un producto, suelen ser los que determinan la guía a

seguir y que es mejor modificar parámetros en este punto de inicio que después ya en la o en el diseño de detalle.

FD (despliegue de funciones de calidad) es una metodología que tiene como integrar los requerimientos y expectativas de los clientes al proceso de diseño y se puede entender a manera general de la siguiente forma:

Figura 1.1 Metodología del QFD

El diseño conceptual se utilizará como una herramienta que permitirá defidiseño y evaluarlos, de igual manera que el QFD tiene una metodología la cual se muestra a

Identificación del cliente(s)

Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes

Determinar la importancia relativa de los requerimientos y expectativas de los

Efectuar un estudio comparativo con productos de la competencia

Traducir los requerimientos expectativas en términos mesurables de ingeniería

Establecer mestas de diseño


Página 8

Determinación de características y propiedades del soporte para

Dentro de este capítulo se desarrollarán temas como QFD y Diseño conceptual con la finalidad mo, ya que por referencias

bibliográficas y por experiencia se sabe que a pesar de ser dos temas que son de menor tiempo suelen ser los que determinan la guía a

seguir y que es mejor modificar parámetros en este punto de inicio que después ya en la

FD (despliegue de funciones de calidad) es una metodología que tiene como objetivo integrar los requerimientos y expectativas de los clientes al proceso de diseño y se puede

El diseño conceptual se utilizará como una herramienta que permitirá definir los conceptos de diseño y evaluarlos, de igual manera que el QFD tiene una metodología la cual se muestra a

Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes

Determinar la importancia relativa de los requerimientos y expectativas de los

Efectuar un estudio comparativo con productos de la competencia

Traducir los requerimientos expectativas en términos mesurables de ingeniería



Figura 1.2 Metodología del diseño conceptual

1.2 Determinación de los clientes.

Como primera instancia se realizará la enumeración de los requerimientos y expectativas de los clientes, que para fines didácticos se determinó serán todas aquellas personas que dan mantenimiento a dicho motor de helicóptero.

1.3 Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes.

Los cuales son los siguientes:

1. Que el soporte cambie al motor de postura vertical a horizontal y viceversa. 2. Que las partes que componen al soporte no obstaculicen el acceso al motor para su

mantenimiento. 3. Que el soporte sea trasportable cuando ya tenga al motor sobre él. 4. Que el soporte sea estructuralmente resistente al peso del motor. 5. Que el soporte permita al motor fijarse firmemente y fácilmente a éste. 6. El motor se pueda montar al soporte fácilmente. 7. Que el soporte tenga una superficie para poner herramientas que se estuviesen

utilizando para el mantenimiento del motor. 8. Que tenga una larga vida útil.

CLARIFICACIÓN DE LOS

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

(ETAPA 1)

DEFINICIÓN DEL MODELO

FUNCIONAL

(ETAPA 2)

GENERACIÓN DE CONCEPTOS

(ETAPA 3)

EVALUACION DE CONCEPTOS

(ETAPA 4)

CONCEPTO DE DISEÑO

(ETAPA 5)

DISEÑO CONCEPTUAL



9. Que el soporte no sea estorboso. 10. Que el soporte necesite poco mantenimiento. 11. Que el soporte tenga una palanca con agarradera para su transportación. 12. Que la fabricación de este producto sea de bajo costo. 13. Que los materiales utilizados para la fabricación del soporte sean estándares y fáciles de

conseguir. 14. Facilidad de reparación. 15. La disponibilidad de medios de producción y de mano de obra calificada no sean una

limitante para su fabricación. 16. Que el tiempo de fabricación del herramental no sea prolongado. 17. Que el herramental se fabrique bajo los estándares de ingeniería vigentes. 18. Que en la fabricación en serie del producto se ocupe la misma cantidad de material

usando GD&T).

1.3.1 Agrupación de los requerimientos y expectativas de los clientespor áreas.

Los puntos enumerados antes mencionados se clasificarán de la siguiente manera:

Tabla 1.1 Clasificación de los requerimientos y expectativas de los clientes por áreas.

Económicos 12.- Que la fabricación de este producto sea de bajo costo.

Funcionales 4.- Que el soporte sea estructuralmente resistente al peso del motor. 5.- Que el soporte permita al motor fijarse firmemente y fácilmente a él. 6.- El motor se pueda montar al soporte fácilmente. 8.- Que tenga una larga vida útil.

Restricciones especiales 2.- Que las partes que componen al soporte no obstaculicen el acceso al motor para su mantenimiento. 7.- Que el soporte tenga una superficie para poner herramientas que se estuviesen utilizando para el mantenimiento del motor.

Apariencia 9.- Que el soporte no sea estorboso.

Manufacturabilidad 13.- Que los materiales utilizados para la fabricación del soporte sean estándares y fáciles de conseguir. 15.- La disponibilidad de medios de producción y de mano de obra calificada no



sean una limitante para su fabricación. Conservación 10.- Que el soporte necesite un

mantenimiento mínimo. 14.- Facilidad de reparación.

Restricciones de tiempo 16.- Que el tiempo de fabricación de la herramienta no sea prolongado.

Movilidad 1.- Que el soporte cambie al motor de postura vertical a horizontal y viceversa. 3.- Que el soporte sea trasportable cuando ya tenga al motor sobre de él. 11.- Que el soporte tenga una palanca con agarradera para su transportación.

Restricciones de tipo legal 17.- Que la herramienta se fabrique bajo los estándares ingenieriles vigentes. 18.- Que en la fabricación en serie del producto se ocupe la misma cantidad de material usando GD&T.

1.3.2 Clasificación de los requerimientos y expectativas de los clientes en obligatorios y deseables, así como medibles y no medibles.

Posteriormente para comprender mejor los requerimientos y verlos desde otro punto de vista por así decirlo, se catalogan como sigue:

Tabla 1.2 Clasificación de requerimientos y expectativas en obligatorios, deseables, medibles y no medibles.

REQUERIMIENTOS Y ESPECTATIVAS OBLIGATORIO DESEABLE MEDIBLE

NO MEDIBLE

1. Que el soporte cambie al motor de postura vertical a horizontal y viceversa. x x 2. Que las partes que componen al soporte no obstaculicen el acceso al motor para su mantenimiento. x x 3. Que el soporte sea trasportable cuando ya tenga al motor sobre de él. x x 4. Que el soporte sea estructuralmente resistente al peso del motor. x x 5. Que el soporte permita al motor fijarse fácilmente a este.

x x



6.- El motor se pueda montar al soporte fácilmente.

x x

7. Que el soporte tenga una superficie para poner herramientas que se estuviesen utilizando para el mantenimiento del motor.

x x

8. Que tenga una larga vida útil.

x x

9. Que el soporte no sea estorboso.

x x

10. Que el soporte necesite poco mantenimiento.

x x

11. Que el soporte tenga una palanca con agarradera para su transportación.

x x

12. Que la fabricación de este producto sea de bajo costo.

x x

13. Que los materiales utilizados para la fabricación del soporte sean estándares y fáciles de conseguir.

x x

14. Facilidad de reparación. x x 15. La disponibilidad de medios de producción y de mano de obra calificada no sean una limitante para su fabricación.

x x

16. Que el tiempo de fabricación de la herramienta no sea prolongado.

x x

17. Que la herramienta se fabrique bajo los estándares ingenieriles vigentes.

x x

18.- Que en la fabricación en serie del producto se ocupe la misma cantidad de material usando GD&T.

x x

1.4 Importancia relativa de los requerimientos y expectativa de los clientes.

Una vez que se establecen qué requerimientos son obligatorios y cuáles no, se procede a ponderar a los requerimientos deseables (Rd).



Tomando como referencia los siguientes procedimientosde medición, utilizados en trabajos anteriores*:

� � �� 21--------------------------------------------------------------------------------------- (1.1)

Dónde:

C= Cantidad de posibles comparaciones (para este caso) = 7

N= Número de requerimientos deseables (para este caso)= 7

Así como:

�� ∑��∑�� 100 � % ----------------------------------------------------------------------------- (1.2)

Dónde:

�� = Importancia relativa

∑��= Sumatoria de signos (+) de cada requerimiento

�∑��= Total de las sumatorias de cada uno de los requerimientos

Tabla 1.3Requerimientos deseables.

Rd 1 3 7 9 11 14 15 ∑(+) Ir (%) 1 0 + + - + + - 4 19.04 3 - 0 + - + + - 3 14.28 7 - - 0 - - - - 0 0 9 + + + 0 + + - 5 23.80 11 - - + - 0 - - 1 4.76 14 - - + - + 0 - 2 9.52 15 + + + + + + 0 6 28.57 T O T A L ∑=21 ∑=%100

* Tesina: Diseño y fabricación del soporte de viga para la manipulación del Módulo 05-Reductor de caja de engranes del motor Arriel 1B.

* En información proporcionada en el módulo de QFD del Seminario “Desarrollo de proyectos en ingeniería de diseño”



Es necesario seguir un orden para la elección de los requerimientos más importantes y es posible apoyarse en los resultados de la tabla anterior, de mayor a menor grado de utilidad se puede apreciar lo siguiente: 15.- La disponibilidad de medios de producción y de mano de obra calificada no sean una limitante para su fabricación.

9.- Que el soporte no sea estorboso.

1.- Que el soporte cambie al motor de postura vertical a horizontal y viceversa.

3.- Que el soporte sea trasportablecuando ya tenga al motor sobre de él.

14.- Facilidad de reparación.

11.- Que el soporte tenga una palanca con agarradera para su transportación.

1.5 Estudio comparativo con productos de la competencia.

Posteriormente se hará un estudio comparativo con productos de la competencia (BENCHMARKING) tomando como base el criterio definido en proyectos anteriores*. El sistema de calificación será del 1 al 5, donde:

1 = El diseño no cumple en absoluto con el requerimiento.

2 = El diseño cumple ligeramente con el requerimiento.

3 = El diseño cumple medianamente con el requerimiento.

4 = El diseño cumple casi en su totalidad con el requerimiento.

5 = El diseño cumple totalmente con el requerimiento.

Para dicho estudio comparativo se tomó como referencia un soporte de motor similar al que se describe en el presente trabajo, el cual pertenece al área de mantenimiento de Cóndores, así como un soporte convencional para un motor turboshaft (Scv), para fines académicos; lo importante es resaltar los requerimientos que son cumplidos en un mayor grado de satisfacción para el cliente ya sea por el diseño propio o por los de la competencia, factor que muchas veces es considerado por las grandes compañías, ya que lo que se busca es que el nuevo producto sea superior con respecto a los productos ya existentes.

* Tesina: Diseño y fabricación del soporte de viga para la manipulación del Módulo 05-Reductor de caja de engranes del motor Arriel 1B.

* Tesis 2009 grado maestría del IPN con nombre: Diseño y construcción de un prototipo de trituradora de desperdicios domésticos y orgánicos.



Figura 1.3 Diseño de un soporte convencional para un motor de helicóptero.

Figura 1.4 Principales características de un soporte convencional para un motor turbo eje.

1) TIENE AGARRAD

ERA

2) SE COMPPONE DE

DOS PARTES

3) ESTÁ COMPUESTO

EN SU MAYORIA

POR PARTES SOLDADAS

4) NO PUEDE CAMBIAR DE

POSICION VERTICAL A HORIZONTAL



Figura 1.5 Características físicas de dos soportesuno de ellos en posición horizontal y el otro en vertical.

Figura 1.6 Principales características del soporte de la base de mantenimiento de Cóndores.

2) ELEMENTO DE SUJECIÓN AL MOTOR

MUY DIFÍCIL DE CONSEGUIR COMOMATERII

AL POR SU DIMENSIÓN

1) PRINCIPALES PUNTOS DE

APOYO PARA PONER AL MOTOR EN POSICIÓN

VERTICAL U HORIZONTAL

3)UTILIZA ALGUNAS DE SUS PARTES TORNILLOS

COMO ELEMENTOS DE SUJECIÓN

4) NO UTILIZA RUEDAS

6) ALGUNO DE SUS APOYOS SE PODRÍA UTILIZAR

COMO AGARRADERA

5) NO ES ESTORBOSO

Brazos removibles que ayudan como puntos de apoyo a que el motor cambie a posición vertical

Pieza utilizada para sujetar al motor

Pieza utilizada para sujetar al motor

Pieza con forma de media luna

Puntos de apoyo fijos para la posición vertical



Tabla 1.4Estudio comparativo con productos de la competencia.

Requerimientos Ir (%)

Soporte de Cóndores

Scv

1. Que el soporte cambie al motor de postura vertical a horizontal y viceversa.

19.04 5 N/A

2. Que las partes que componen al soporte no obstaculicen el acceso al motor para su mantenimiento.

# 4 3

3. Que el soporte sea trasportablecuando ya tenga al motor sobre de él.

14.28 N/A 5

4. Que el soporte sea estructuralmente resistente al peso del motor.

# 5 5

5. Que el soporte permita al motor fijarse fácilmente a éste. # 5 5 6. El motor se pueda montar al soporte fácilmente. # 5 5 7. Que el soporte tenga una superficie para poner herramientas que se estuviesen utilizando para el mantenimiento del motor.

0 N/A 1

8. Que tenga una larga vida útil. # 5* / 9. Que el soporte no sea estorboso. 23.80 5 5 10. Que el soporte necesite poco mantenimiento. # 5 5 11. Que el soporte tenga una palanca con agarradera para su transportación.

4.76 1 5

12. Que la fabricación de este producto sea de bajo costo. # $ 16852.46* / 13. Que los materiales utilizados para la fabricación del soporte sean estándares y fáciles de conseguir.

# 4 4

14. Facilidad de reparación. 9.52 4 4 15. La disponibilidad de medios de producción y de mano de obra calificada no sean una limitante para su fabricación.

28.57 / /

16. Que el tiempo de fabricación de la herramienta no sea prolongado.

# / /

17. Que la herramienta se fabrique bajo los estándares de ingeniería vigentes.

# / /

18.- Que en la fabricación en serie del producto se ocupe la misma cantidad de material usando GD&T.

# / /

Nota: Tomándose como factores adicionales de calificación la siguiente nomenclatura:

# = Requerimientos obligatorios, N/A = no aplica, / = se ignora el dato

* Información proporcionada por SzaboAviation International (SAI,) e-mailwww.szaboaviation.com .Costo de un soporte similar al del Hangar de Cóndores, el cual se describe de la siguiente manera:

Con número de parte 0038P001F Arriel 1 Engine Stand - Field Stand (soporte de campo para motorArriel 1), construido de acero, empresa que distribuye sus productos a operadores de aeronaves de Eurocopter e instalaciones de servicio en todo el mundo.



1.6Traducción de los requerimientos y expectativas de los clientes en términos mesurables de ingeniería.

Idealmente de los requerimientos sólo es necesario traducir los no medibles, cuando los requerimientos medibles son cien por ciento específicos para entender lo que en términos de ingeniería se necesite.

Tabla 1.5 Requerimientos no medibles.

REQUERIMIENTOS NO MEDIBLES

PALABRAS QUE SIMPLIFICAN

AL REQUERIMIENTO

2. Que las partes que componen al soporte no obstaculicen el acceso al motor para su mantenimiento. Obstaculizar

14. Facilidad de reparación. Reparación

15. La disponibilidad de medios de producción y de mano de obra calificada no sean una limitante para su fabricación.

Tipos de limitaciones


Obstaculizar

Número de elementos o partes que componen al soporte sean los

menos posibles

Número de elementos o partes que componen al soporte

Partes fijas

Partes movibles

1er. Nivel de traducción

2do. Nivel de traducción





Limitaciones

1) Disponibilidad de herramientas y equipo en la escuela

2) Dominio del manejo del equipo y herramientas disponibles en la escuela


Disponibilidad y dominio

Torno, fresadora, soldadora, cortadora, taladro, calibrador vernier, tornillo micrométrico, centro de maquinado CNC MPA 2100


Reparaciones

Primero identificar tipos de falla del producto:

1.- Fallas poco comunes pero que se pueden presentar por un exceso de peso, principalmente son: partes soldadas (que componen la estructura principal del soporte) y fractura del material que compone el soporte.

2.- Los elementos o partes susceptibles a fallas más comunes serían: todas las ruedas incluyendo sus accesorios, los tornillos que se utilizan para la sujeción de placas, ruedas, brazos y flecha.


Fallas comunes

El fabricante aconseja: lubricar los rodamientos de las ruedas giratorias 1 vez al mes al estar a la intemperie y 1 vez cada 2 meses en ambiente cerrado. Se puede desatornillar los ejes de las ruedas, la base de la ruedas, de igual manera sucede con la tornillería de uso comercial utilizada.


Fallas no comunes Evitar exceder el peso del motor que soportará la herramienta de 114.305184 kg. + F. S. (1.5) 2do. Nivel de traducción



Tabla 1.6 Requerimientos simplificados (Rs).

Tabla 1.7 Primer nivel de traducción de requerimientos.

Rs Primer Nivel de Traducción 1 Se busca que al cambiar de posición al soporte de horizontal a vertical exista otro

acceso diferente así como otra vista del motor. (Como se muestra figura 1.4) 2 Quiere decir que los elementos que componen al soporte sean lo menos estorbosos

para la accesibilidad al motor ya sea visual o física. 3 Obtiene su desplazamiento por medio de 4 ruedas atornilladas a 4 placas soldadas al

cuadro principal que forma el soporte (2 ruedas son giratorias y 2 son fijas). 4 Quiere decir principalmente que los materiales seleccionados posean una resistencia y

una rigidez capaz de soportar el peso del motor y no existir ninguna afectación en los materiales ya sea externa o interna.

5 Quiere decir que el número de elementos a sujetar sea el mínimo, además de que el esfuerzo para esta tarea no sea demasiado complicada y lo más simple posible.

6 Apoyo donde un extremo de la flecha de transmisión de potencia del motor pueda descansar y hacer más fácil la sujeción del motor al soporte, para este proyecto será de un apoyo.

7 Es un requerimiento que se omite ya que el resultado de su importancia relativa fue cero.

8 La principal forma de degradación de un metal tan resistente como el acero por lo general con el paso del tiempo, por contacto con otros metales, con sustancias

1. Cambio de postura. 2. Obstaculizar. 3. Transportable. 4. Resistencia estructural. 5. Sujetar. 6.- Montar el motor. 7. Superficie para herramientas. 8. Vida útil primer recubrimiento. 9. No ser estorboso. 10. Mantenimiento. 11. Palanca con agarradera. 12. Costo. 13. Materiales para fabricación. 14. Facilidad de reparación. 15. Limitaciones. 16. Tiempo. 17. Bajo estándares ingenieriles vigentes. 18.- Utilizar GD&T.



químicas o por ralladuras superficiales es la corrosión, que de forma progresiva lleva a la oxidación del metal.

9 Las medidas generales del soporte se ajusten al motor (lo más posible) y no adicionar algún aditamento como el requerimiento 7.

10 Los mantenimientos preventivo, predictivo y correctivo se realizarían de periódica, lo anterior ya que al construir un producto con estas características y al utilizarlo de forma normalizada (no excediendo los parámetros establecidos de diseño), se espera se cumpla con este requerimiento.

11 Es un requerimiento que se omite ya que el resultado de su importancia fue muy baja (el penúltimo).

12 Que el precio de este producto no rebase el precio de venta comercial de productos similares.

13 Se buscan idealmente homogeneizar lo más posible el tipo de material a utilizar en las diferentes partes que componen al soporte, con la finalidad de facilitar el ensamble de este producto, ya que se hará por medio de soldadura.

14 Identificar tipos de falla: falla común y no común. 15 1) Disponibilidad de herramientas y equipo en la escuela.

2) Dominio del manejo del equipo y herramientas disponibles en la escuela. 16 No se tiene un tiempo de fabricación para hacer una comparación fidedigna con este

proyecto. 17 Apoyarse principalmente en la experiencia e información diversa para establecer los

materiales básicos para realizar la terea de soldadura. 18 Quiere decir que durante el periodo de elaboración e inclusive en serie se asegure la

disminución de errores y costos de fabricación, contribuyendo a disminuir el desperdicio de material y a aumentar la optimización de los tiempos.

Tabla 1.8 Segundo nivel de traducción de requerimientos y metas de diseño.

Rs Segundo Nivel de Traducción 1 4 puntos de apoyo para la posición horizontal que serían 1 rueda por cada punto de apoyo y

para la posición vertical son 4 puntos de apoyo fijos, de los cuales 2 se ubicarán en los extremos de los brazos removibles y los otros 2 en los extremos del soporte (ver figura 1.4).

2 Quiere decir que al considerar los diseños de productos similares en particular el dispositivo de sujeción y de apoyo a la flecha de transmisión a cierta distancia o altura diferente a la del cuadro principal de la estructura que compone al soporte y además de sólo manejar una pieza de sujeción, se cumple con este requerimiento (ver figura 1.4).

3 Cada un de las ruedas tiene una capacidad de carga de 90 kg, una altura (incluyendo su base) de 254 mm y un diámetro de 110 mm.

4 Lo ideal sería realizarle pruebas a la pieza una vez terminada, como: comprobar que resiste el peso del motor y simular en ANSYS dicho ensayo, cambiando la posición del soporte de horizontal a vertical con el motor encima, así como que se somete a varios ciclos (montaje y desmontaje dela máquina) para comprobar su resistencia y rigidez a dicho peso a lo largo del tiempo.

5 Al contar con 1 pieza utilizada para sujetarlo (como la de la fig. 1.4), la cual ya tiene dimensiones especificadas y consiste en un arreglo de 10 barrenos distribuidos de forma



similar al de la flecha del motor donde se realiza el acople y sujeción (en el helicóptero), además de tener una guía que resalta de dicha pieza con forma de aro para facilitar la tarea de sujeción.

6 Es una pieza con forma de media luna con dimensiones ya especificadas (véase fig. 1.4). 7 N/A 8 Para garantizar que el soporte en verdad resista todas estas inclemencias y así estimar un

margen de protección en específico para esta falla, se propone pintar la mayor parte del soporte con una pintura electrostática.

9 Tratar de respetar lo más que se pueda las medidas generales del motor (no excederse demasiado).

10 Inclusive los elementos secundarios que forman parte del soporte (algunos de ellos tienen elementos de sujeción), se recomienda darles el mantenimiento general requerido cuando sea necesario, como por ejemplo: limpiarlos, lubricarlos, pintarlos, cambiarlos, etc.

11 N/A 12 Se tomó la decisión de utilizar materiales alternativos para la elaboración de este producto y

así reducir costos, ya que las dimensiones de la estructura principal del soporte original no son comerciales en México sólo en U.S.A., tomando como premisa no olvidar la corrosión y la resistencia del soporte. Por otra parte, manufacturar en su totalidad una pieza de sujeción utilizando un redondo (sólo una pieza de materia prima), sería muy costosa, difícil de conseguir por sus dimensiones y además de desperdiciar mucho materialpara su elaboración, por lo que se decidió hacerla en partes y sus elementos que la conformarían serían soldados.

13 Se refiere a utilizar materiales de usos comerciales y fáciles de conseguir por sus dimensiones en México, cabe mencionar que para este proyecto se tuvieron que hacer dos adecuaciones: dos soleras como refuerzos estructurales para fortalecer la estructura en el travesaño del soporte donde se considera que se presentarán mayores esfuerzos, ya que es 0.5 pulgadas menor el espesor que se manejó para este proyecto; y la otra es manufacturar primero el aro que sujeta la flecha del motor, que se compone de : 10 barrenos, 2 muescas y la guía, el cual será soldado a otro elemento que a su vez vaya adherido a la solera y así completar la pieza de sujeción (parecida a los de los productos ya comerciales.

14 En falla no común: Evitar exceder el peso del motor que soportará la herramienta de 114.305184 kg. + F. S. (1.5) En falla común: las reparaciones consisten en: lubricación a baleros, además de contar con partes que pueden ser intercambiables como las ruedas, el conjunto que compone cada una de ellas y la tornillería en general.

15 Torno, fresadora, soldadora, cortadora, taladro, calibrador vernier, tornillo micrométrico, centro de maquinado CNC MPA 2100

16 El tiempo útil invertido para la construcción de esta herramienta no exceda los 15 días. 17 Se ocuparía: Electrodo AWS E6013 de 1/8 de pulgada, por medio de arco eléctrico,

máquina de soldar de corriente alterna y continúa, máscara de soldar, indumentaria adecuada para soldar.

18 Identificar las partes críticas que necesiten GD&T



1.7 Establecimiento de las metas de diseño.

Las metas de diseño se deben ya de expresar de forma cuantificable para este punto, cabe mencionar que el estudio comparativo arrojó varias ideas que se tomaron en cuenta para este producto, con la finalidad de aumentar su valor agregado.

Tabla 1.9 Metas de diseño.

Rs METAS DE DISEÑO (cantidades y/o medidas) Unidad 1 8 puntos de apoyo N/A 2 2 Puntos de apoyo:

• Altura media luna (primer apoyo): 37.05 • Separación entre la orilla interna del travesaño y el aro barrenado para la

sujeción (segundo apoyo): 50

mm

mm

3 Altura de la rueda con su base: 110 Capacidad de carga de cada rueda: 90 Diámetro de rueda:254

mm kg mm

4 Peso del motor(ya considerando un factor de seguridad de 1.5):171.45 Se propone el acero A36 y sus propiedades mecánicas son:

• Módulo de Young (módulo de elasticidad): 200 • Resistencia a la tracción 400-550 • Mínimo punto de fluencia 250

Nota: se harán pruebas de simulación que se anexarán en el capítulo respectivo.

kg

GPa MPa MPa

5 Diámetro exterior del aro: 154 Diámetro interior de la guía: 112 Diámetro de barrenos: 8 Distancia del diámetro exterior de la guía a orilla interior delos barrenos = 6.9 2 muescas:

• Longitud de la muesca simple (entre orillas interiores de barrenosubicados en los extremos)= 55.271

• Longitud de la muesca compuesta (entre orillasinterioresde barrenosubicados en los extremos) = 78.322

Distancias entre orilla interna de barreno a barreno (longitud): • Distancia equidistante de los 3 barrenos de la parte superior del aro =

21.482 • En el sentido de las manecillas del reloj (los 7 barrenos restantes ) L1, L4

y L6=28.701; L2 y L5=29.894 y L3=31.085

mm mm mm mm

mm

mm

mm

mm

6 Diámetro interior de la media luna (primer apoyo): 123 mm 7 N/A N/A 8 Duración del primer recubrimiento: 7 años 9 Medidas generales del motor:

• Largo: 1198.88 • Ancho: 462.28 • Alto: 596.9

mm mm mm



10 N/A N/A 11 N/A N/A 12 16852.46* $ 13 Tipo de material para la estructura principal del soporte y brazos:

• PTR de acero comercial con dimensiones 25.4x 38.1x1.5 Tipo de material para las soleras:

• Acero comercial con dimensiones 546.8x25.4x6.35

mm

mm

14 No exceder la capacidad para soportar de: 171.4577 Lubricación de baleros: 1 (en ambiente abierto) y 2 (en ambiente cerrado) Partes desarmables: ejes de las ruedas, base de la ruedas, de igual manera sucede con la tornillería de uso comercial utilizada

kg meses N/A

15 Herramientas: 3 Máquinas: 5

N/A NA

16 15 días 17 Electrodo AWS E6013 de 1/8 (por medio de arco eléctrico)

2 Herramientas 2 Indumentarias

pulgada.

N/A N/A

18 Por lo menos dar tolerancia a: barrenos, posiciones, muescas, alturas, cortes, diámetros (6)

N/A

* Información proporcionada por SzaboAviation International (SAI,) e-mail www.szaboaviation.com .Costo de un soporte similar al del Hangar de Cóndores, con número de parte 0038P001F Arriel 1 Engine Stand - Field Stand.



1.8 Diseño conceptual.

El objetivo de este punto de diseño es la generación de conceptos de diseño para posteriormente evaluarlos y por último elegir el más conveniente, para lograrlo es importante seguir la secuencia que se muestra en la figura 1.2, ya que es una metodología que se adapta después del QFD porque se relaciona precisamente con la información de las metas de diseño. Primero se define el ¿Qué? para después el ¿Cómo?

1.8.1 Clarificación de los requerimientos del cliente.

Verificar si las metas de diseño se acoplan bien a los requerimientos del cliente, porque de no ser así, es el momento para analizarlo y no cuando ya se esté más avanzado.

1.8.2 Definición del modelo funcional.

Se utilizará un análisis funcional descendente (de lo general a lo particular) para describir gráficamente las funciones del sistema, partiendo de la función global que será lo más general, considerando que en este nivel de descomposición de información se tomarán en cuenta las funciones técnicas, las cuales ayudarán a saber el cómo hacer para realizar las funciones de servicio, las cuales se encuentran dentro de la caja negra. La cual una vez desglosada pasará a ser una caja trasparente y por último mencionar que se tomarán en consideración ciertos principios de representación*.

Las funciones asociadas con flujos de materia y en particular para este caso se pueden clasificar como flujos conservativos o procesos con conservación de material. En estos procesos el material se manipula para cambiarlo de posición, para elevarlo, sostenerlo, soportarlo, moverlo, trasladarlo, girarlo, guiarlo, etc.

Figura 1.10 Función como flujo conservativo de material.

* Principios de representación establecidos en apuntes proporcionados en el módulo II QFD y Diseño conceptual del Seminario.

Manipulación

Flujos conservativos de

material:

Materia (a) Materia (a)



1.8.2.1 Límites del sistema y elementos del entorno.

Para este proyecto se definen los siguientes: suelo firme, medio ambiente, peso del motor, dimensiones del soporte, gravedad, accesibilidad al motor, venta de materia prima, costos, herramientas y maquinaria para manufacturar acero, tiempo, acceso a información, radio de giro del soporte por su C. G. (centro de gravedad) por su peso, alumnos de la U. P. T. y el proyecto será una herramienta didáctica.

1.8.2.2 Funciones de Servicio.

Para este prototipo serán:

1. Desplazarse o ser trasportable. 2. Apoyar. 3. Sujetar. 4. Proporcionar cambio de posición. 5. Soportar. (Función Global de Servicio, ésta es la función más importante). 6. Accesibilidad. 7. Brindar seguridad. 8. Resistencia al medio ambiente.

De lo anterior se desprende que hay diferentes funciones de servicio y una clasificación sugerida podría ser la siguiente*:

Figura 1.11 Clasificación de funciones.

* Clasificación sugerida en apuntes proporcionados en el módulo II QFD y Diseño conceptual del Seminario.

Función de

Servicio

Por

naturaleza

Por

importancia

Función de uso = 7

Función de estima = 6

Función global = 5

Funcionescomplementaria

= 1, 3, 2, 4 y 8



1.8.2.3 Análisis funcional descendente.

Seguridad (7) Seguridad (7)

MotorMotor

Accesibilidad (6) Resistir medio ambiente (8)

Soporte de motor

Figura 1.12 Diagrama funcional de mayor nivel para el soporte.

Orden Motor apoyado

Motor Orden

1 Apoyo Motor Sujetado

Seguridad

Orden Opción para cambio a posición vertical

Una PS

Accesibilidad

2 brazos para acceso a la posición vertical Orden

Orden

Otra opción,ser transportable

2 ruedas giratorias y 2 fijas

Figura 1.13 Primer nivel de descomposición funcional.

Soportar el motor (5)

Orden: Apoyar un

extremo de la

flecha del motor

(2)

Orden: Sujetar el

otro extremo de la

flecha del motor

(3)

Orden:

Transportar al

motor (1)

Orden: Cambiar

de posición H a V

al motor (4)

Resistir medio ambiente

Apoyar un extremo de la

FTM sobre un apoyo

Sujetar otro

extremo de

la FTM a la

PS

Cambio de

posición

Verificar

cubierta de

pintura

electrostática

Transportar

al motor

Opción para ser transportado

H = horizontal

V = vertical

FTM = Flecha de transmisión del motor

PS = Pieza de sujeción



El nivel de descomposición del proyecto sólo fue hecho para un primer nivel (fig. 1.10) ya que la materia (motor) se conservará como se menciona anteriormente, y las funciones técnicas ya estaban claras desde antes de hacerlo.

1.8.3 Generación de conceptos.

Los elementos que se tomarán en cuenta para este punto son: la tormenta de ideas (brainstorming); la técnica de transformación que incluye aplicar verbos para convertir el problema (como son: repetir y remplazar); recurrir al ¿porqué?; además de recurrir al proceso creativo; métodos racionales; listas de control* y matrices morfológicas*.

1.8.3.1 Lista de control para el proyecto.

Condiciones de operación.

1. ¿Se ha escrito el perfil de todas las condiciones de operación? R = No exceder la capacidad de carga del soporte que sería de 171.4608 kg.

2. ¿Se ha escrito el perfil de las regiones donde se usará el producto (ambiente global? R = Se puede utilizar en cualquier ambiente porque se encontrara cubierto con una pintura electrostática para proteger la pieza de la oxidación.

3. ¿Se ha especificado el lugar particular donde se usará el producto (ambiente local)? R= En suelo firme y liso, idealmente en ambientes cerrados, para realizar la labor de lubricación a los rodamientos de las ruedas giratorias cada 2 ó 3 meses y no cada mes.

4. ¿Se han especificado las condiciones de instalación? R= El prototipo ya estará ensamblado al momento de la entrega a la escuela, y se podrán remover de éste: los brazos, las ruedas, las bases de las mismas, la placa que sostiene una media luna y la otra que sostiene a la pieza de sujeción; por medio de herramienta estándar, ya que los tornillos que sujetan estos elementos serán de cabeza hexagonal(medida estándar y galvanizados).

5. ¿El producto puede ser movido o se requiere investigar métodos para su manipulación? R= El soporte tendrá ruedas para poder ser desplazado más fácil, pero para desmontar al motor y ubicarlo en el soporte, sí es necesario investigar ya que en el manual de mantenimiento de la aeronave sólo habla de forma general del soporte, sin mencionar el ¿Cómo desplazar y colocar del helicóptero al soporte al motor? * Se tomaron como base apuntes del Módulo II QFD y Diseño Conceptual, para el desarrollo de estos puntos.



6. ¿El producto será desplazado sobre la tierra, en subterráneos, sobre el agua, abajo del agua, en el aire, en el espacio? R = Será desplazado en suelo firme, liso (no en pasto), por cuatro ruedas, 2 giratorias y dos fijas.

7. ¿Se ha evaluado el impacto de los siguientes parámetros ambientales? R= El primer recubrimiento de pintura electrostática por referencia se sabe que protege a la herramienta contra la oxidación y corrosión por aproximadamente 7 años, además de darle la propiedad de ser dieléctrica (es decir que no conduce electricidad). Para las ruedas giratorias seguir las recomendaciones antes mencionadas. Sobre el análisis de esfuerzos y fatiga se verá en el capítulo respectivo con el software de ANSYS; no se tomaron en cuenta pruebas ambientales y al personal por diversos factores, por ejemplo la construcción del prototipo no concebida desde un punto de vista deproducción en serie, solamente como un proyecto de individual y como un apoyo para todos aquellos que necesiten información relacionada con este tema.Es importante mencionar que no se hacen pruebas de mantenimiento al motor cuando se encuentra sobre el soporte.



1.8.3.2Matrices morfológicas.

El prototipo fue evaluado por medio de productos ya existentes con características de cada uno de ellos que en conjunto mejorfuncionalidad de la herramienta, además mencionar que muchas de las funciones complementarias de servicio tuvieron que sa los de productos ya comerciales, lo anterior al tener que considerar características geométricas del motor, componentes, fainformación sobre remoción y colocación del motor en el soporte e inclusive el no poder realizar diferentes pruebvez con diversos diseños por la razón de posibles costos por pruebas destructivas y extensión del tiempo de entrega de la her

Relación con la función/solución

a

Distribución de las 4 ruedas en la geometría del soporte

Sujeción de las ruedas al soporte

Una placa soldada al soporte por cada una de las ruedas que a su vez irían barrenadas

Ubicación de los refuerzos estructurales para la posición vertical

Forma de pieza de sujeción

Tubo de acero (una sola pieza)

Tornillos y características

Cabeza hexagonal inoxidable

Refuerzo

Estructural



El prototipo fue evaluado por medio de productos ya existentes con características de cada uno de ellos que en conjunto mejorfuncionalidad de la herramienta, además mencionar que muchas de las funciones complementarias de servicio tuvieron que sa los de productos ya comerciales, lo anterior al tener que considerar características geométricas del motor, componentes, fainformación sobre remoción y colocación del motor en el soporte e inclusive el no poder realizar diferentes pruebvez con diversos diseños por la razón de posibles costos por pruebas destructivas y extensión del tiempo de entrega de la her

b c d

Una placa soldada al soporte por cada una de las ruedas que a su vez

Base de la rueda soldada al soporte

Hacer 4 barrenos al soporte para sujetar las 4 ruedas

Atornillar la base de la rueda al soporte por medio de barrenos hechos al soporte

Placa de acero rolada (dos piezas soldadas formarían la media luna)

Placa de acero rolada (cuatro piezas soldadas darían la forma del tubo)

Cabeza hexagonal galvanizado Cabeza cilíndrica Cabeza avellanada

Soleras Refuerzo

Estructural Refuerzo

Estructural


Página 30

El prototipo fue evaluado por medio de productos ya existentes con características de cada uno de ellos que en conjunto mejorarían la funcionalidad de la herramienta, además mencionar que muchas de las funciones complementarias de servicio tuvieron que ser iguales a los de productos ya comerciales, lo anterior al tener que considerar características geométricas del motor, componentes, falta de información sobre remoción y colocación del motor en el soporte e inclusive el no poder realizar diferentes pruebas en tiempo real tal vez con diversos diseños por la razón de posibles costos por pruebas destructivas y extensión del tiempo de entrega de la herramienta.

e

Atornillar la base de la rueda al soporte por medio de barrenos

Hacer una base rectangular que ya tenga las 4 ruedas

Tornillo de doble rosca

Estructural



Se ilustra en la tabla1.9 el resultado de la matriz morfológica, arrojando como elecciones la siguiente información:distribución de las ruedas en el soporte, la sujeción que llevarán éstas (por medio de placas soldadas al soporte y barrenadas para poder atornillar las bases de cada una de las ruedas), no considerando el freno de las mismas por costos. Se tomó en cuenta la distancia equidistante entre los 4 barrenos de cada una de las placas para atornillar las bases de las ruedas que debe ser mayor al ancho del perfil PTR, para evitar perforar el perfil y exista comodidad al cambiarlas (por una posible avería). El tipo de tornillo que se ocupará para la sujeción de los brazos al soporte, serán tornillos galvanizados de cabeza hexagonal con dimensiones de 6.35 mm (1/4 de pulgada) de ancho (fue la mejor opción para reducir costos) y para las soleras de 12.7 mm (1/2 de pulgada) de ancho por 25.4 mm de largo.

La distribución de los refuerzos estructurales se colocará de forma paralela al travesaño para dar una mayor resistencia al soporte, partiendo de la premisa que la mayor parte del tiempo el motor permanecerá en el soporte de forma vertical.

Por último se determinó que la pieza de sujeción se elaboraría con material de acero y al manufacturarla por partes tendría que ir soldada en su conjunto,conformándose de la forma siguiente: por un aro unido a cuatro placas roladas que darán la forma de un tubo, que a su vezirían unidas a otra placa prismática que en su cara superior tendría una cavidad en forma de tubo (con la finalidad de proporcionar una mayor superficie para ser soldada), la cual iría unida a otra placa de forma prismática. Lo anterior permitiría que ésta última placa vaya atornillada a la solera que se encuentra soldada al soporte. Cabe mencionar que al buscar la forma de tubo en la parte restante de la pieza de sujeción es con la finalidad de que exista una mayor área soldada entre el aro y las placas roladas, contribuyendo a una mayor estabilidad al momento de cambiar de posición al soporte de horizontal a vertical.

Figura 1.14 Ubicación de los refuerzos estructurales en el soporte.

Una solera de A36 en el travesaño

La otra solera de A36 en el travesaño

Placa soldada para sujetar la base de la rueda



1.8.4Evaluación de Conceptos.

Tipo de comparación Técnica Base de comparación

Experiencia

Estado del arte

Absoluta

Requerimientos del cliente

Relativa

Figura 1.15 Técnicas para la evaluación de conceptos.

Existen diferentes técnicas de evaluación, algunas de ellas tienen un proceso que consiste en comparar y después en decidir, la comparación puede ser absoluta o relativa.

1.8.4.1Evaluación basada en la factibilidad del concepto y en la disponibilidad de la tecnología.

Por medio de la experiencia se pudo determinar que utilizar un acero PTR de 25.4X 38.1X1.5mm tal vez podría funcionar haciendo algunos ajustes,como utilizar 2 refuerzos estructurales de solera A36 soldados de forma paralela al travesaño del soporte, que al verlo esté en su posición vertical se ubicarían una arriba y una abajo del travesaño; ya se había mencionado la razón, porque es donde soportaría un mayor esfuerzo el soporte es en esa posición, en la que permanece el motor la mayor parte del tiempo sobre de éste, cuando se encuentra desmontado del helicóptero. Este ajuste sería comprobado (idealmente)por medio de una prueba de campo, que podría consistir en colocar el motor sobre la herramienta, obteniendo la evidencia necesaria para cerciorarse de la efectividad del soporte.

Conjunto de conceptos

Factibilidad

Disponibilidad tecnológica

Filtrado pasa/ no-pasa

Matriz de decisión

Concepto seleccionado



Por otro lado, a este tipo de productos se les pueden modificar parámetros que no son críticos para la función global de servicio (soportar al motor).Algunos criterios que se tomaron para tomar esta decisión son los siguientes: los posibles puntos de apoyo para montar el motor o para sujetarlo que se podían elegir, en este caso fueron los extremos de la flecha de transmisión de potencia del motor; medidas específicas (por ejemplo lasmedidas de dicha máquina); distribución de barrenos y muescas (forma de la pieza de sujeción en el soporte); etc. Son parámetros que muy difícilmente se pueden modificar y que permiten que se cumpla con la función global de servicio, es decir, son parámetros ya comprobados con productos similares y comerciales.

También se considera que el concepto pudiera funcionar a condición de que algo suceda como: tecnología, información necesaria, costos, etc. Lo anterior porque continuamente se necesitóinformación principalmente relacionada con el motor desmontado de la aeronave (por ejemplo, para tomar medidas de la pieza de sujeción) y montado sobre el soporte (¿cómo se realiza esta tarea?), hacer pruebas destructivas al soporte (para comprobar la resistencia del mismo), materia prima con dimensiones similares a las del soporte de Cóndores y que sólo se podían conseguir en U.S.A. (por costos), etc. Son parámetros que están condicionados a disponibilidad y que continuamente hay que improvisar.Por tal motivo se evaluaronlos conceptos de los que se poseía información (antes mencionados en la tabla 1.9).

Otro punto importante sobre la tecnología disponible, mencionar que existe una limitante al momento de someter al soporte a un análisis de falla con el software de ANSYS y éste sería el resultado que arroja es un aproximado de la capacidad del soporte para resistir el peso del motor, además de no poseer la licencia respectiva (comercial), es decir sólo sería una fuente de referencia.



1.8.4.2Evaluación basada en los requerimientos del cliente: filtro pasa/no pasa.

Tabla 1.10 Comparativo requerimientos del clientes contra conceptos (filtro pasa/no pasa).

Requerimientos/Concep-tos

Distribu-ción de las 4

ruedas en la

geome-tría del soporte

Suje-ción

de las ruedas

al sopor-

te

Ubicación de los

refuerzos estructura-les para la posición vertical

Forma de pieza

de sujeción

Tornillos y características

1. Cambio de postura. PASA PASA PASA PASA PASA 2. Obstaculizar. PASA PASA PASA PASA PASA 3. Transportable. PASA PASA PASA PASA PASA 4. Resistencia estructural.

PASA PASA PASA PASA PASA

5. Sujetar. PASA PASA PASA PASA PASA 6.- Montar el motor. PASA PASA PASA PASA PASA 7. Superficie para herramientas.

N/A N/A N/A N/A N/A

8. Vida útil primer recubrimiento.

PASA PASA PASA PASA N/A

9. No ser estorboso. PASA PASA PASA PASA PASA 10. Mantenimiento. PASA PASA PASA PASA PASA 11. Palanca con agarradera.

N/A N/A N/A N/A N/A

12. Costo. PASA PASA PASA PASA PASA 13. Materiales para fabricación.


14. Facilidad de reparación.


15. Limitaciones. PASA PASA PASA PASA PASA 16. Tiempo. PASA PASA PASA PASA PASA 17. Bajo estándares ingenieriles vigentes.


18.- Utilizar GD&T. PASA PASA PASA PASA PASA

En la segunda evaluación (tabla 1.10) se puede observar los conceptos que se evaluaron al confrontarlos con los requerimientos del cliente, de los cuales todos pasaron. Cabe mencionar que el concepto al que se le hicieron adecuaciones para que fuera totalmente factible se analizará en el punto siguiente.



El requerimiento resistencia estructural (No. 4)contra el concepto ubicación de los refuerzos estructurales para la posición vertical,pasa siempre y cuando se respete la forma de operación delsoporte, no exceder el peso máximo que aguantaría la herramienta que será de aproximadamente 200 kg. Se dependeque el motor en cuestión que se encuentre fuera del helicóptero, para poder probarlo sobre dicho herramental, tener una capacidad económica para afrontar posibles costos que esto podría acarrear (daño al motor montado y sobre todo a una persona). Los barrenos que se realizaron al soporte para sujetar las soleras y los brazos, mencionar que son similares al soporte de Cóndores por lo que se asegura que sea un concepto que pasa la evaluación y sobre los tornillos en específico señalar que algunos son del mismo ancho y otros son más anchos que los utilizados en dicho hangar, sustentando también el ¿por qué? pasa la evaluación de comparación.



Capítulo II Planeación y desarrollo de la fabricación del dispositivo planteado.

Antecedentes.

Como parte fundamental deeste proyecto se considera el área de costos, ya que es el punto medular para tomar la decisión de continuar con la tesina o no, o por ejemplo la calidad del producto terminado (que en este caso sería del herramental construido), o al optimizar los tiempos utilizando software especializados para modelar elementos mecánicos, analizarlos e inclusive manufacturarlos.

2.1 Definición de costo.

El Costo o Coste es el gasto económico que representa la fabricación de un producto o la prestación de un servicio. Dicho en otras palabras, el costo es el esfuerzo económico (el pago de salarios, la compra de materiales, la fabricación de un producto, la obtención de fondos para la financiación, la administración de la empresa, inclusive la elaboración de esta tesina, etc.) que se debe realizar para lograr un objetivo. Cuando no se alcanza el objetivo deseado, en el caso de una empresa se dice que tiene pérdidas.

Para nosotros es todo aquello que representa una inversión o sacrificio económico con la finalidad de alcanzar un objetivo. El presente es un proyecto que incluye la investigación respectiva para su construcción, desarrollo del producto pasando por sus diferentes fases de diseño como son QFD, Diseño conceptual y Diseño de detalle, además de ser sometida la herramienta a diversas pruebas de fiabilidad para antes de entregarlo a la escuela.

2.2 Definición de objetivos.

El presente trabajo tendrá como objetivos: establecer el costo que genera el producto que se construye para la obtención del nivel de ingeniero, que abarca un margen de tiempo del mes de mayo de 2011 al mes de diciembre del mismo año (7 meses), además de explicar el porqué de ellos y cómo reducirlos, identificar las ventajas competitivas del producto, determinar cuál sería en este momento la mejor alianza estratégica y porqué, identificar el valor agregado que es posible ofrecer, saber si se está desarrollando alguna innovación tecnológica. Otros puntos que se abordarán son la toma de decisiones, presentación de resultado de costos y explicación de estados de costos.



2.2.1 Costo que genera el producto

COSTOS DE OPERACIÓN1.- Equipo de cómputo: 1 laptop marca Dell comprada en 2009 1.- Equipo de cómputo: 1 laptop marca Toshiba comprada en 2011 2.- Software: Office 2010 2.- Software: Antivirus Norton 360 2.- Software: Catia V5 R20 versión educativa (se considera costo del seminario)2.- Software: Mastercam 9 versión educativa (se considera costo del seminario)2.- Software: ANSYS 13 versión educativa (se considera costo del seminario)3.- Impresora 4.- Internet y comunicaciones por Telcel y

STAN

SOPORTES PARA MOTORES DE HELICOPTEROS


Figura 2.1 del logo de una empresa propuesta.

l producto en sus fases de desarrollo y construcción

Tabla 2.1 Costos del proyecto.

COSTOS DE OPERACIÓN ($) MEXICANOSEquipo de cómputo: 1 laptop marca Dell

1748 (valor depreciado por el tiempo)Equipo de cómputo: 1 laptop marca

Toshiba comprada en 2011 3960 (valor depreciado por el tiempo) 1100

Software: Antivirus Norton 360 1000 Software: Catia V5 R20 versión

educativa (se considera costo del seminario) 19520Software: Mastercam 9 versión

educativa (se considera costo del seminario) Se consideró en gasto de seminario13 versión educativa

(se considera costo del seminario) Se consideró en gasto de seminarioN/A X EL MOMENTO

Internet y comunicaciones por Telcel y 9100

STANDESIGN



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de desarrollo y construcción.

($) MEXICANOS

1748 (valor depreciado por el tiempo)

3960 (valor depreciado por el tiempo)

19520

gasto de seminario

Se consideró en gasto de seminario N/A X EL MOMENTO




Telmex renta mensual por 7 meses 5.- Oficina (cuota mensual aproximada de $ 500 por casa de cada uno ya que no tenemos oficina) periodo 7 meses 7000 6.- Papel (2 cuadernos de 100 h c/u) 60 7.- Tinta N/A X EL MOMENTO 8.- Mobiliario Va incluido en oficina 9.- Transporte $ 54 por día (por un periodo de 7 meses 3 veces a la semana) 4536 10.-Gasolina N/A X EL MOMENTO 11.- Pasaje Se considera igual que trasporte 12.- Alimentos lunch y cafetería (por un periodo de 7 meses 3 veces a la semana) 8400

13.-Horas hombre N/A ya va incluido en costos de

investigación 14.- Herramientas 200 15.- Materiales y/o materia prima 3025

16.- Horas máquina Va incluido en herramientas hasta el

momento 17.- Electricidad Va incluido en oficina 18.- Costo de investigación por mes 14200 22200 19.-Personal N/A X EL MOMENTO 20.- Publicidad N/A X EL MOMENTO 21.- Imagen corporativa (Solamente certificación por curso de I getit por manejo de Catia ya que el costo del seminario se tomó en cuenta en un rubro anterior) 500 22.-Staff N/A X EL MOMENTO 23..- Mantenimiento de equipo 250 24.-Almacenes N/A X EL MOMENTO 25.-Inversión o amortización N/A X EL MOMENTO 26.- Cotización del dólar al 8/12/2011 es de $13.71

N/A X EL MOMENTO no se ha comprado nada con USD

27.- Costos de administración (honorarios pagados por servicios profesionales) N/A X EL MOMENTO 28.- Servicios públicos correspondientes al área administrativa N/A X EL MOMENTO

28.- Impuestos (16%) N/A HASTA EL MOMENTO ya va incluido en cada uno de los costos

TOTAL 82599

Sobre las laptops se compraron con la finalidad de utilizarlas en el seminario, ya que se manejan software de ingeniería y es necesario contar con una memoria RAM alrededor de



los 4 GB, además de contar con la versión de Windows 7, para poder utilizar el programa de ANSYS por lo menos de forma correcta, lo anterior ya que este programa hace muchas operaciones por segundo y para analizar una estructura de forma adecuada es necesario que tenga esa capacidad de otro modo tardaría días e inclusive semanas en dar una solución a un problema planteado. Dada esta demanda de tecnología computacional al día de hoy sería necesario contar con una laptop o PC de escritorio con un procesador de mayor capacidad para ser eficiente en el supuesto de poner una empresa (estas laptops dejarían de ser rentables muy rápido).

Los programas de ingeniería que se utilizan son caros como por ejemplo: el de ANSYS (versión no especificada), la licencia comercial por alquiler anual está arriba de los 100.000€ = $ 1, 799,116.28. Este programa sirve para hacer análisis estructurales, análisis de flujos, análisis estáticos y dinámicos, etc., por medio del elemento finito (método donde se malla generalmente la pieza a analizar).

El software de Catia V5 R20, se utiliza primordialmente para modelado de piezas en 2D y 3D (dimensiones), ensambles, planos, aunque tiene otras aplicaciones, es compatible con ANSYS y Mastercam. El costo de la licencia por año es de = USD 1500 = $ 20,384.

Mastercam 9 es un software que se utiliza para generar información (programas) que posteriormente serán leídos por una máquina CNC (máquina de control numérico) que a su vez traducirá esta información para manufacturar la pieza que generalmente es metálica por medio de una broca o elemento cortante para dar forma a una pieza previamente diseñada dentro del programa, además de poder simular la pieza antes de esta operación de maquinado, con la finalidad de evitar errores.

2.2.2 Clasificación de costos (fijos y variables).

Para el presente proyecto existen rubros que difieren de la clasificación tradicional al momento de clasificar un costo variable de uno fijo, para efectos de esta tesina se clasificarán de la siguiente manera:

Costo fijo de color ___ y, para Costo variable de color ___

De lo anterior, un costo fijo es por ejemplo el de oficina porque se cuenta con ella, ni mobiliario y para efectos de la tesina se considera como oficina, los hogares de los autores del presente trabajo, porque se paga una renta mensual de $ 500 que incluye el agua, electricidad, predio, luz y mobiliario, lo cual representa es un costo mensual fijo.

Otro caso es el de las herramientas para la construcción del proyecto, ya que no se cuenta con ellas (por ejemplo para soldar, pintar o manufacturar en CNC), es decir es un costo variable, porque en caso de que se tuvieran que rentar o depender de terceras personas para hacerlo se tendrían que considerar rubros como fluctuaciones en el dólar.



2.2.3 Cómo reducir costos.

Los costos que se pueden reducir son los concernientes a comida, internet con telecomunicaciones, utilizando el internet de la escuela y comiendo en ésta. Sobre investigación al percibir un sueldo por dicha labor, al de materia prima seguir cotizando con otras empresas mejores precios o tal vez, haciendo una alianza estratégica que sea de beneficio para ambas partes.

2.2.4 Alianza Comercial.

Sobre la alianza estratégica se tiene con el IPN a nivel de tesina, resulta benéfico porque es posible utilizar su infraestructura, laboratorios además de contar con el respaldo de asesorías profesionales.

2.2.5 Ventajas competitivas, innovación tecnológica y valor agregado.

Una de las ventajas competitivas del producto es que es posible venderlo a un costo más bajo y de la misma calidad que en el extranjero, además de reducir el tiempo de entrega en cuestión de un producto.

Al utilizar software especializados y de última generación (de ingeniería), se tiene en cuenta que se están utilizando herramientas actuales, situación que va relacionada con el valor agregado del producto

Otro punto, es que en particular con este prototipo se pretenden involucrar características que poseían otros productos, como son las ruedas del soporte, el cambio de posición vertical a horizontal, además de utilizar materia prima que se consigue en el país.

2.2.6 Alcance de la tesina.

Los objetivos planteados en el protocolo de tesina están siendo alcanzados uno por uno con el transcurso del tiempo (7 meses) y culminará al alcanzar al objetivos finales que serán demostrar que el prototipo es útil y entregarlo en el tiempo establecido, además de no exceder el costo del producto a nivel comercial que es de $16000 en el extranjero sin incluir elenvío.

2.3 Toma de decisiones.

2.3.1 Estudio técnico.

Consiste en hacer un análisis de factibilidad operacional para:

• Materias primas y análisis de proveedores.

• Desarrollo del proceso productivo.



• Capacidad instalada. • Distribución de Planta (Lay-out).

Cabe mencionar que de los puntos antes mencionados sólo se desarrollará el primero ya que los demás están enfocados a una empresa.

Tabla 2.2 Comparativo de proveedores contra materia prima.

Materia prima (mm)

Ferretería o Tlapalería

Distribui-dor de aceros/ fierro

reciclado

Distribuidoras de aceros internaciona

-les (MetalsDepo

t)

Rue-das y

Carre-tillas del

centro

Herreros

(mm)

Taller de

Pintu-ra

PTR de acero 25.4X 38.1X2

No hay dimensiones requeridas

No hay dimensio-

nes requeridas

Costo de pieza= $900

+ envío No mandan a México, sólo a Canadá y

USA

N/A Alternati-va:

PTR de acero

comer-cial25.4

X 38.1X1.5

N/A

2 Brazos que consisten en un ángulo y

PTR de 25.4X 38.1X2

No hay dimensiones requeridas

No hay dimensio-

nes requeridas

Va incluido en rubro anterior

N/A Alternati-va:

Ángulo de

25.4X25.4X3.175 y PTR de

25.4X 38.1X1.5

N/A

4 Placas de solera A36 (2 como

refuerzos y 2 como

elementos de sujeción)

N/A No hay dimensio-

nes requeridas

No mandan a México, sólo a Canadá y

USA

N/A Se incluye en la

cotiza-ción del soporte

N/A

Tornillos, con rondanas y

tuercas (galvanizados) de 12.7X25.4

Tornillo, rondana y

tuerca, costo del conjunto $5, al utilizar

No lo venden

Tal vez N/A N/A N/A



y 6.35 aproxima-damente 10 unidades=$

50 Pieza de

media luna con un

diámetro exterior de

63.5

N/A N/A N/A N/A Se cotizará

junto con el

soporte = $620

N/A

Pieza de sujeción

(por partes): *Placa de

acero de 300 x 300 x 50.8

*Resto de la pieza

N/A

$400

No mandan a México, sólo a Canadá y

USA

N/A Se realiza-rían las partes

restantes de la

pieza de sujeción

y se soldarían = $250

N/A

Ruedas: 2 giratorias y dos fijas de

poliuretano de 76.2 de

diámetro

De baja calidad

No lo venden

Se desconoce $ 780 N/A N/A

Pintura electrostática

(evita la corrosión)

N/A Se vende polvo para

acero inoxidable

Se desconoce N/A No lo realizan

$375

La mejor opción tanto para proveedor como para mano de obra fueron los talleres de herrería, la cotización del soporte principal incluyendo los brazos, los dos refuerzos estructurales, dos placasde solera una que sujeta al apoyo del motor (media luna) y otra que sostendrá la pieza de sujeción, ambos al soporte, dan un total de $ 620.

Un proveedor que se llama Ruedas y Carretillas del centrofue el proveedor, el costo total fue de $ 780, con la característica de que se puede usar en suelo liso, con una capacidad de carga de 90 kg (cada una):

• Rueda giratoria de diámetro 76.2 mm,sin freno= $210

• Rueda fija diámetro 76.2 mm, sin freno = $ 180



Cabe mencionar que no se consideraron las ruedas con freno porque el costo se eleva.

Para los tornillos se considera una buena opción cualquier establecimiento involucrado en la venta de dichos dispositivos, ya que el producto es barato y cumple con el requisito de ser galvanizado.

Para la pintura se buscó un taller que hiciera el servicio, porque se necesita de equipo especial para realizar la tarea, el elegido estuvo en función del precio y de la calidad en el trabajo a entregar. El objetivo de pintar la pieza en su conjunto es porque la protege contra la corrosión, solamente quedando una pequeña parte del soporte sin pintar, la pintura funciona bajo el principio de adherencia por medio de electricidad (cargas iguales se repelen y cargas diferentes se atraen), donde las caras a pintar están muy juntas entre ellas se presenta este fenómeno y es imposible pintarlas (fue nuestro caso). Además de que en ese momento hacia falta por manufacturar la pieza de sujeción, pues hizo falta recubrirla, razón que el cliente después especificó que la debería ir sin recubrimiento.

Para otros escenarios como por ejemplo, la impresión de la tesina o algún otro requerimiento que esté relacionado con papelería, un buen proveedor sería Office Depot, ya que ofrece precios accesiblesen papelería (no se especifica ya que no ha sido necesario).

De la materia prima antes mencionada da un total de $2150, cuando se ha estimado un costo de $ 3025, teniendo un restante de $875, el cual se utilizóde la siguiente manera: $500 para una placa de acero de300x300x50.8mm para manufacturar un aro (de dimensiones antes mencionadas),$250 para elaborar el restante de la pieza de sujeción (partes soldadas) y $125 para pintar la pieza de sujeción con pintura electrostática.

2.4 Estudio de mercado.

El estudio de mercado consiste en una iniciativa empresarial (en el supuesto de formar una empresa) con el fin de hacerse una idea sobre la viabilidad comercial de una actividad económica. El estudio de mercado consta de 3 grandes análisis:

2.4.1 Análisis del consumidor.

La iniciativa privada y el gobierno son los principales poseedores de helicópteros, como son Bell, Eurocopter, Augusta, etc.

2.4.2 Análisis de la competencia.

La poca información que se ha encontrado en internet arroja que la competencia está en el extranjero, pero no hay que olvidar que, el herramental especial utilizado por los usuarios, ya sea de helicópteros o motores, en este caso Eurocopter siempre pueden ser proporcionados por los fabricantes a sus clientes en el momento en que éstos los



necesiten, además de ser empresas reconocidas a nivel mundial y poseer tecnología de vanguardia en la industria aeroespacial.

2.4.3 Estrategia.

El acceso a la información sobre este tipo de herramental es difícil, de igual manera la materia prima con la que se fabrica, pero se puede rescatar que una vez venciendo estos obstáculos es posible desarrollar un prototipo como el de la tesina, inclusive observar que se puede utilizar materia prima alternativa para realizar un proyecto, además de contar con los conocimientos de ingeniería para hacerlo, teniendo como objetivo reducir costos con respecto a la competencia o tal vez hacer una alianza en el supuesto de que así fuera.

2.5 Segmentación de mercado.

Partiendo del hipotético de que se deseaformar una empresa que fabricará soportes para motor de acuerdo a las especificaciones del cliente (que sea el mismo producto) y a la cantidad de piezas que se soliciten, proponiendo que el precio del producto sea de $ 10,000 por pieza, y sí se tuvieran los siguientes pedidos:

Tabla 2.3 Comparativo de una segmentación de mercado y sus ganancias.

México Centro América Sudamérica Total monto o piezas

100 50 300 450 piezas $ 1,000,000 $ 500,000 $ 3,000,000 $ 4,500,000

Rendimiento de ganancia

$ 500,000 $ 250,000 $ 1,500,000 $ 2,250,000 (valor agregado)



Capítulo III - Cálculo estructural mediante uso de un programa de cómputo.

A continuación se mostrarán los resultados estructurales obtenidos mediante el uso del programa computacional CATIA en su versión V5R20.

Por razones de practicidad y de sencilla asimilación de resultados se expondrán imágenes que muestren el comportamiento estructural del modelo sujeto al análisis correspondiente.

Figura 3.1 Soporte para el motorTurbomecaArriel 1B.

En estas imágenes se aprecia el soporte en su forma actual. En estos modelos aún no se ha aplicado ningún tipo de esfuerzo, carga o similar, sólo se esta fundamentando un inicio el soporte para el cálculo estructural.



Figura 3.2Otra vista del soporte para el motorTurbomecaArriel 1B.

En las imágenes se aprecia también, el desplazamiento (aumentado intencionalmente, para poder apreciarse) ocasionado por la aplicación del peso (con factor de seguridad incluido) del motor en los puntos clave en que se sujetará y descansará el motor del helicóptero.

Figura 3.3 Acercamiento a la parte donde se presenta el mayor esfuerzo con tensión de color rojo en el soporte.



Figura 3.4 Vista general del soporte donde se aprecian los esfuerzos de Von Mises.

El punto que demuestra el mayor desplazamiento en todo el soporte al momento de aplicar el peso del motoral modelo del soporte, está ubicado en la punta de la parte denominada “Aro” con un valor de 2.2 mm de desplazamiento.

En el cálculo donde se establecen las zonas donde se acumula la mayor cantidad de esfuerzos (en color rojo) se aprecia que estas zonas son:

El travesaño que soporta el aro y que forma parte del cuadro principal del soporte:

Figura 3.5 Vista general del soporte donde se aprecian los esfuerzos de Von Mises aumentados intencionalmente.



El llamado “travesaño superior” durante la etapa de diseño, que es la piza que soporta a la base media luna, es también una de las piezas que soporta gran cantidad de esfuerzos durante la prueba simulada.

Figura 3.6 Otra vista del soporte donde se observan los máximos esfuerzos de Von Mises en diversas partes del soporte.

Cabe mencionar que los esfuerzos que se obtuvieron en la simulación del peso del motor sobre el modelo del soporte no hay esfuerzos resultantes significativos para considerar que el soporte llegase a fallar en caso de ser usado para la función para la que fue diseñado y fabricado. A continuación se muestra la imagen sin aumento en la carga aplicada durante el cálculo estructural.

Figura 3.7 Una vista del soporte apreciándose que no hay esfuerzos resultantes significativos.



Conclusiones

Para un mejor entendimiento de las conclusiones éstas se darán de forma separada, partiendo de las herramientas de creatividad como QFD y Diseño Conceptual, para continuar con la utilización de software de diseño y fabricación de la herramienta. Cabe mencionar que en el apartado dedicado a costos se mencionan sus conclusiones de forma independiente a las demás.

Conclusiones Capítulo I

El QFD es es una herramienta que estimula al ingeniero a plasmar las ideas en papel, en las cuales van incluidas las ideas de los clientes y del personal que construiría la herramienta (para este caso). Lo que es muy importante para cumplir con los requerimientos del cliente y así hacer más fácil la labor de traducción de los requerimientos a metas de diseño, las que se utilizarán de forma constante en las subsecuentes fases del diseño y fabricación de la pieza. Lo anterior es muy importante ya que son las bases para poder seguir un plan bien desarrollado y evitar por ejemplo que en la fase de diseño de detalle existan incongruencias, errores, gastos innecesarios o inclusive tener que improvisar constantemente para terminar un proyecto que inclusive tal vez no sea el ideal o el solicitado por nuestro cliente, razón por la que se hace énfasis al hablar del QFD y de la secuencia que se le debe de dar a cada una de sus fases.

Por otro lado; está el Diseño Conceptual el cual es una herramienta creativa que sirve para poder resolver problemas relacionados con el ¿Cómo hacerlo?, ya que ofrece diferentes maneras para poder hacer evaluaciones y saber si se sigue un camino correcto para alcanzar el objetivo. Para el desarrollo del presente trabajo fue de mucha utilidad ya que hizo posible una clarificación mejor de las opciones que se tenían y con qué compararlas, para saber sí eran las correctas o no, además de proporcionar información adicional sobre características del prototipo que eran importantes señalar para un mejor aprovechamiento del mismo. Cabe mencionar que es de mucha ayuda para plasmar ideas concretas y especificas evitando redundar en las mismas y correr el riesgo de estancarse o quizá bloquearse al momento de concluir en alguna de ellas.

Los resultados obtenidos en el QFD son las metas de diseño, es decir los requerimientos de ingeniería.

Sobre el Diseño conceptual serían las evaluaciones que se hicieron a las diferentes ideas (que buscaban solucionar un problema), como serían el filtro pasa no pasa, el cual consiste en una comparativa entre los requerimientos del cliente contra dichas ideas o por ejemplo la matriz morfológica que sirvió para obtener soluciones concretas sobre alguna interrogante.



Conclusiones Capítulo II

Al observar la tabla 3.1 el total de costo acumulado de $ 82,599 y plantear una comparativa contra el rendimiento de gananciade $ 2,250,000,se puede determinar que sí es tangible formar una empresa, ya que con la ganancia se podrían cubrir rubros como préstamos bancarios y amortizaciones, pago de luz, herramientas, materia prima, oficina, por mencionar algunos gastos, sin contemplar todavía licencias comerciales de software de uso en ingeniería. Además de clarificar mejor el inmenso mundo que abarcan los costos e identificarlos como un pilar para poder tomar decisiones, saber valorar el enorme esfuerzo económico que implica hacer un proyecto de esta envergadura y por último lo que implicaría concebirlo como una pequeña empresa.

Conclusiones Capítulo III

Al observar la figura 3.7 se puede confirmar que mediante el uso de un programa para cálculo estructural, el soporte resiste fácilmente el peso correspondiente al motor ARRIEL 1-B del helicóptero AS-350B.



Conclusiones Generales

Basándonos en los resultados arrojados por los cálculos estructurales, por la metodología de diseño QFD, decisiones en cuanto a métodos de fabricación e ingeniería de detalle, se puede afirmar que el resultado final de este proyecto cumple con las normas ingenieriles correspondientes.

Además de que el presente trabajo representa la aplicación y culminación de numerosos conceptos, metodologías, criterios, ideas e inquietudes ingenieriles Aeronáuticas.

El que se haya decidido desarrollar este proyecto y se utilice en las cátedras adecuadas como complemento pedagógico y de demostración, repercute en dos puntos principales:

1°- Demuestra el nuevo perfil ingenieril más humano que se ha buscado con regularidad en tiempos recientes.

2°- Cátedras de calidad aun mejores a las ya impartidas en la ESIME UP Ticomán.

Cabe mencionar que el presente trabajo no abarca las pruebas físicas y metodologías de uso en la industria Aeronáuticas, los cuales podrían ser un tema a desarrollar en otra investigación.



Bibliografía

• ASME Y 14.5 Dimensioning and Tolerancing, 2009, TheAmercian Society of Mechanical Engineers.

• Conocimiento adquirido durante el seminario: cátedras, cursos y anexos.

• Gene R. Cogorno, Geometric Dimensioning and Tolerancing for Mechanical Design, 2006, McGraw Hill.

• Machinery´s Handbook, 27 th Edition, New York. NY, industrial Press Inc, 2004.

• Maintenance Manual AS 350 versions B1, Eurocopter, 2006

• Márquez Laguna Maricruz y Valle Aguilar Denise, Diseño y fabricación del soporte de viga para la manipulación del módulo 05 reductor de caja de engranes del motor Arriel 1B, México, Tesina de la E.S.I.M.E. U.P.T., 2010.

• Martínez Gutiérrez José Luis,Diseño y construcción de un prototipo de trituradora de desperdicios domésticos orgánicos,México D. F., Tesis de MAestría del I.P.N. de la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación E.S.I.M.E. ZACATENCO, 2009.

Cibergrafia

- http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://www.metal

sdepot.com/products/hrsteel2.phtml%3Fpage%3Drttube%26LimAcc%3D%24LimAcc

- http://es.scribd.com/doc/37220240/Soldadura-de-Arco-Electrico

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t e s i n a - instituto politécnico nacionaltesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/12123/1/1778...

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