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Informe 2: Proyecto Turbomec

Informe II: “Proyecto Turbomec”

Asignatura: IWG-101 Introducción a la Ingeniería

Profesor: Jaime Núñez S.

Grupo: S-TM_6

Integrantes: Hrs.

Alex Carrasco 12

Joaquín Godoy 12

David Gutiérrez 12

Sebastián Hidalgo 12

Santiago, 17 de junio de 2012


2 Instrucción a la Ingeniería Grupo: S-TM_6

Índice

1. INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................ 3

2. IDENTIFICAR, CLASIFICAR Y JERARQUIZAR: FUNCIONES Y

RESTRICCIONES. ................................................................................................................... 4

2.1) Sistema de Propulsión: ................................................................................................................... 4

2.2) Sistema de Transmisión: ................................................................................................................ 5

2.3) Sistema Estructural: ........................................................................................................................ 5

2.4) Sistema de vuelo:............................................................................................................................. 6

2.5) Sistema de dirección: ...................................................................................................................... 6

3. ANÁLISIS FUNCIONAL Y DIAGRAMA FAST. ........................................................... 7

3.1 Análisis funcional.............................................................................................................................. 7

3.1.1 Turbomec. ....................................................................................................................................... 7

3.1.2 Sistema de energía. ................................................................................................................... 8

3.1.3 Estructura. ................................................................................................................................... 8

3.1.4 Motor. ........................................................................................................................................... 9

3.1.5 Sistema de Transmisión. .......................................................................................................... 9

3.1.6 Sistema de Direccion. ..................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

3.2 Diagrama FAST. ............................................................................................................................... 10

4. ANTEPROYECTO FORMAL Y DIMENSIONAL. ..................................................... 11

4.1 Visión frontal. ................................................................................................................................... 11

4.2 Visión lateral. ................................................................................................................................... 11

4.3 Visión superior, ............................................................................................................................... 12

5. ANÁLISIS PRELIMINAR DE SOLICITACIONES FUNCIONALES. ................. 13

6. REQUERIMIENTOS ESTIMADOS DE INSUMOS ESPECIALES. ...................... 15

7. CARTA GANTT (VERSIÓN FINAL) ............................................................................ 16



1. Introducción. Este informe tiene como fin, el analizar de manera detallada el artefacto y el

modelo de este, que se comenzará a construir por medio de la elaboración de

diagramas y esquemas como son la carta Gantt, el diagrama FAST, entre otros,

que facilitarán el proceso. De esta forma, se comenzará a formar una idea de lo

que se va a desarrollar, conociendo de manera anticipada las restricciones que

presenta cada componente de este proyecto y, de esta forma, poder ver los

requerimientos que se necesitarán para resolver los problemas que se vayan

presentando a medida que avanza el proyecto.

Además de la versión final de la carta Gantt y el diagrama FAST, se

procederá a jerarquizar las funciones de cada subsistema del artefacto,

identificando sus restricciones, un análisis funcional que es complementado por

el diagrama FAST, el anteproyecto formal y dimensionado del proyecto. Un

análisis preliminar técnico de lo que se espera que el artefacto cumpla y, por

último, una estimación de los insumos y materiales requeridos para ejecutar el

proyecto.



2. Identificar, clasificar y jerarquizar: funciones y

restricciones.

2.1) Sistema de Transformación: El movimiento se generará gracias a unos elásticos trenzados. Estos se

encontrarán enganchados por uno de los extremos a un eje y por el otro

extremos, se encontrará fijado a la parte posterior del artefacto. En uno de

los extremos del eje se encontrará fijado firmemente un gancho (El que

mencionamos anteriormente) y en el otro extremo estará fijada la hélice.

Cuando las hélices comiencen a girarse manualmente, los elásticos

comenzarán a torcerse, acumulando energía potencial. Cuando esta

acumulación llegue a su clímax, se preparará al artefacto para que

comience con su desplazamiento. Una vez listo, se soltarán las hélices y,

por consiguiente los elásticos comenzarán a desenrollarse, liberando la

energía acumulada.

Elementos del sistema: -Motor de elásticos.

Restricciones: Los elásticos que se utilizarán para el motor tienen

que ser adecuados para los resultados que se esperan. Estos tienen

que tener un mínimo de grosor, resistencia al uso, ser duros y

livianos; La energía potencial contenida por los elásticos trenzados

tiene que ser liberada de una forma adecuada para que el artefacto

resista dicha energía; Las hélices tienen que tener una forma

geométrica adecuada para poder producir el empuje necesario al

moverse.



2.2) Sistema de Transmisión:

Este sistema consistirá en el mismo eje que contiene a las hélices y

los elásticos enganchados en uno de sus extremos. El sistema de

transmisión funciona como conexión entre el sistema de transformación y

las hélices.

Elementos del sistema: -Eje de Transmisión.

-Gancho

Restricciones: El eje que se utilizará para la transmisión tiene que

ser lo suficientemente resistente para aguantar la energía contenida

por los elásticos que se liberará. El gancho tiene que ser de tal

manera, para que los elásticos no se salgan mientras giran y ser

resistente para no desdoblarse.

2.3) Sistema de Sustentación: Este sistema tiene por finalidad permitir la fase de vuelo, gracias a

las alas y la hélice. Las alas tienen como función generar las diferencias de

presión de aire, entre la parte inferior y la parte superior del artefacto. La

hélice tendrá como fin, crear el flujo de viento desde la parte anterior hacia

la parte posterior del artefacto.

Elementos del sistema: -Alas.

-Hélice.

Restricciones: Las alas tienen que ser de un material, de modo que

resista el vuelo, despegue y aterrizaje. Además tienen que estar bien

equilibradas para no alterar la dirección del vuelo; La hélice tiene que

ser de un material que resista el giro.



2.4) Sistema de Aterrizaje:

Este sistema tiene por finalidad hacer posible el aterrizaje y el

despegue. Para esto se cuenta con un tren de aterrizaje, el cual tiene por

función principal amortiguar el impacto que se genera al aterrizar. Además,

al momento previo al despegue (mientras el artefacto toma vuelo), el tren

de aterrizaje tiene por función aminorar el roce con el suelo, optimizando la

fase inicial de vuelo.

Elementos del sistema: -Tren de aterrizaje.

Restricciones: Las alas del artefacto tienen que estar

correctamente equilibradas para un correcto vuelo, además

tienen que estar hechas de un material adecuado para que

resista las fuerzas de roce contra el viento; El tren de aterrizaje

tiene que estar construido de materiales adecuados para

absorber el impacto del aterrizaje.

2.5) Sistema de dirección:

Este sistema consistirá en un pequeño alerón ubicado en la parte

posterior del artefacto, específicamente en la cola. Tiene por función darle

la dirección de movimiento para que el artefacto no se desvíe durante su

desplazamiento hacia su destino.

Elementos del sistema: Alerones.

Restricciones: Los alerones tienen que estar hechos de un

material liviano para que no desequilibren al artefacto durante

su desplazamiento. Además estos tienen que estar susceptibles

a moverse según las condiciones del viento durante su vuelo,

para adecuarse a estas condiciones.



Artefacto volador

Plataforma Arco

Aire

3. Análisis funcional y diagrama FAST.

3.1 Análisis funcional.

3. Análisis funcional y diagrama FAST.

3.1 Análisis funcional.

3.1.1 Artefacto

Fs2

Fs1 Fs3

Fs1: Despegar del origen.

Fs2: Desplazarse a través de la cancha.

Fs3: Aterrizar en destino.



3.1.2 Sistema de transformación (motor).

Ft

Ft: Transformar la energía potencial en mecánica

3.1.3 Sistema de Transmisión.

Ft1 Fe1

Ft1: Generar un giro en la hélice mediante el torque especificado

anteriormente.

Fe1: Crear empuje de aire que propulsará el artefacto.

Eje de

transmisión

Hélice

Aire

Motor Eje de Transmisión



Sistema de

aterrizaje

Ruedas Amortiguador

3.1.4 Sistema de sustentación

Fe2 Fe3

Fe2: Proporcionar el flujo de aire.

Fe3: Mediante diferencia de presión, darle elevación al artefacto.

3.1.5 Sistema de aterrizaje

Fa1 Fr1

Fa1: Reducir el impacto del aterrizaje.

Fr1: Disminuir el roce con el suelo, tanto de la plataforma como de la cancha para un

desplazamiento optimo.

Sistema de

sustentación

Alas Hélice



3.2 Diagrama FAST.

Sentido del análisis.



4. Anteproyecto formal y dimensional.

4.1 Visión frontal.

Vista frontal. Dimensiones: centímetros.

4.2 Visión lateral.

Vista lateral. Dimensiones: centímetros.



4.3 Visión superior, Vista superior. Dimensiones: centímetros.

La

Escudería Ajax ha elegido el modelo clásico de un aeroplano debido a su confiabilidad funcional, además de su simplicidad y aerodinámica, lo cual se traduce en un buen funcionamiento del artefacto al momento de ponerlo en funcionamiento. Por otro lado, este diseño fue elegido para que fuera acorde con el contexto del desafío propuesto: el de construir un artefacto capaz de volar por sí solo. Otra razón por la cual fue elegido este diseño es el hecho de demostrar que es en realidad posible elaborar algo ya existente, como es la forma del aeroplano, a partir de materiales no convencionales, como por ejemplo los materiales reciclados como plásticos, alambres, corchos, entre otros, lo cual abre las puertas a una nueva ciencia de materiales en el futuro.



5. Análisis preliminar de solicitaciones

funcionales.

1) Se requiere que el móvil, con una masa aproximada de 175 g. recorra una

pista de 2 metros, apropiadamente, en un tiempo estimado de 0,4 segundos. Por

lo tanto, la aceleración requerida para el despegue necesario;

𝑑 = 𝑋𝑜 + 𝑉𝑜𝑡 +𝑎𝑡2

2

Como Xo=0 y Vo=0,

2 =𝑎0,42

2

25𝑚

𝑠2 = 𝑎

De esta manera la fuerza necesaria para el despegue en la pista sería:

𝐹 = 𝑚𝑎

𝐹 = 0,175 ∗ 25

𝐹 = 4,375 𝑁

Esta es la fuerza requerida para el despegue.

Por otro lado, la velocidad requerida para realizar el despegue está dada por,

𝑉 = 𝑉𝑜 + 𝑎𝑡

donde Vo= 0 m/s.Luego,

𝑉 = 25 ∗ 0,4

𝑉 = 10𝑚

𝑠

Por lo tanto, esta es la velocidad requerida para el despegue del artefacto.

Finalmente, el ángulo necesario para el despegue es alrededor de 3° de

inclinación. Luego, y

V=10ms^-1

𝜃=3° x

La componente 𝑉𝑥 = 10𝑐𝑜𝑠3° ≈ 9.99𝑚

𝑠



Con esta medida, es posible calcular el tiempo necesario que le tomaría al

artefacto recorrer la distancia entre la plataforma de despegue y el objetivo a

alcanzar (arco de fútbol). Entonces, este tiempo,

𝑅 = 𝑋𝑜 + 𝑉𝑡

como R=43 m. y Xo=0,

43 = 9.99𝑡

4.3𝑠 ≈ 𝑡

4,3 segundos demoraría aproximadamente en recorrer los 43 metros de distancia

que separan la plataforma de despegue del objetivo.

2) Solicitaciones funcionales de los elementos de sistema.

Las Alas: Se requiere que generen las diferencias de presión de aire para

que el artefacto se eleve.

La hélice: Se requiere que genere el flujo de aire hacia atrás, para que el

artefacto comience a moverse.

Tren de aterrizaje: Amortiguar el aterrizaje y generar tracción para el

despegue.

Motor: Generar la energía suficiente para que el artefacto logre moverse.

Alerones: Corregir el flujo de aire, para que el avión no se desvíe.



6. Requerimientos estimados de insumos

especiales. Para las hélices: Plástico de tarjetas de crédito moldeadas.

Para el eje de transmisión: Palos de maqueta redondos.

Para las Alas: Madera de balsa.

Para los alerones: Madera de balsa.

Para el tren de aterrizaje: Anillos centrales de CD para las ruedas; Palos

de madera enrollados con alambre en forma de resorte (para amortiguar).

Para el fuselaje: Palos de maqueta en paralelo.

Para el motor: Elásticos de onda.



7. Carta Gantt (versión final)

informe ii: “proyecto turbomec” · 1. introducción. este informe tiene como fin, el analizar...

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