Aerodeslizador

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Aerodeslizador

  1. 1. Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaLínea de Investigación, Innovación y Desarrollo TecnológicoXXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS HOVERCRAFT RC Estudiantes: JEISON JAVIER VIRGUEZ CASTAÑEDA WILMER PEREZ SILVA Directores: Ing. Nelson Arzola Ing. Edwin Cárdenas Bogotá D.C., junio de 2009
  2. 2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN •El mercado de juguetes colombiano ha tenido muy pocos avances en los ultimos años con respecto a la comercialización de juguetes RC (radiocontrol ) con nuevas funciones . •Con el desarrollo del prototipo Hovercraft se ofrece nuevas posibilidades tanto en movilidad como en funciones de entretenimiento a un bajo costo en comparación de otros juguetes del mismo tipo . •Todo el proyecto ha sido financiado con recursos propios de los desarrolladores del mismo a partir de un presupuesto inicial de $ 350 000 y con un tiempo de desarrollo de 4 meses
  3. 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEn el mercado colombiano , se percibe las siguientes situacionescon respecto a este tipo de juguetes :•los nuevos modelos ofrecen muy pocas innovaciones con respectoa modelos de años atrás .•Los niños al ver siempre las mismas funciones y especificaciones,pierden el interés en este tipo de juguetes.•El mercado de juguetes está siendo dominado por los juguetes querepresentan humanos, animales o seres no humanos.•Los modelos a control remoto con mejores funciones tienen unelevado precio y generalmente interesan únicamente a losaficionados de modelismo.
  4. 4. ¿Existe un juguete que logre atraer la atencióndel público infantil , con funciones ycaracterísticas novedosas que satisfagan acabalidad las necesidades del cliente , creandonuevas perspectivas respecto al interés enjuguetes a control remoto y su comercializaciónen el mercado de juguetes de Colombia? .
  5. 5. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTECon el objetivo de establecer los requerimientos del clienteprimero se prepara las lista de medidas correspondientes a las necesidades .Luego se recopila información sobrebenchmarking , se establecen los valores para los objetivosideales y marginalmente aceptables , finalmente se realiza la casa de la calidad.
  6. 6. Luego de haber realizado una exhaustivarecopilacion de datos mediante encuestas y entrevistas se obtuvieron las siguientes necesidades del cliente
  7. 7. Necesidades del Cliente• El Hovercraft funciona normalmente en diversas superficies• EL juguete tiene un diseño atractivo• El juguete Hovercraft es seguro• La carcasa del juguete es resistente• El juguete consume poca energía• EL juguete tiene larga vida de duración• El Hovercraft posee funciones distintas a las comúnmente encontradas en otros juguetes• El juguete Hovercraft es liviano• El juguete es personalizable• El juguete puedes ser en parte reciclable• El juguete Hovercraft puede operarse en un rango amplio• El juguete tiene una buena relación precio-calidad• El juguete se puede transportar con facilidad• El juguete Hovercraft no es lento• Las piezas del juguete se encuentran en el mercado• El juguete tiene la capacidad de halar otro juguete• El Hovercraft es fácil de operar• El juguete Hovercraft tiene la capacidad de transportar diferentes objetos livianos
  8. 8. LISTA DE MEDIDAS
  9. 9. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING) I
  10. 10. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING) II 5.0 El hovercrfat funciona en diversas superficies. 5.0 EL juguete tiene un diseño atractivo. 5.0 El juguete hovercraft es seguro. 5.0 La carcasa del juguete es resistente. 4.0 El juguete consume poca energía. 4.0 EL juguete tiene larga vida de duración. El hovercraft posee funciones distintas a las comunmente 4.0 encontradas en otros juguetes. 4.0 El juguete Hovercraft es liviano. 4.0 El juguete es personalizable. 4.0 El juguete puedes ser en parte reciclable. 4.0 El juguete hovercraft puede operarse en un rango amplio. 3.0 El juguete tiene una buena relacion precio-calidad. 3.0 El juguete se puede transportar con facilidad. 3.0 El juguete hovercraft no es lento. 3.0 Las piezas del juguete se encuentran en el mercado. 2.0 El juguete tiene la capacidad de halar otro juguete. 2.0 El hovercraft es facil de operar. El jueguete hovercraft tiene la capacidad de transportar 2.0 diferentes objetos livianos.
  11. 11. Objetivos ideales y magirnalmente aceptables I
  12. 12. Objetivos ideales y magirnalmente aceptables II
  13. 13. Finalmente se obtienen los siguientesrequerimientos con su respectivo valoringenieril
  14. 14. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
  15. 15. FUNCIONES:DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
  16. 16. Para la generación de conceptos se siguieron los lineamientos de diferentes técnicas de creatividad como la lluvia de ideas y la técnica de combinación , estos fueron los resultados :
  17. 17. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Batería recargable Electroquímica Batería zinc - carbón Torsíon Resortes Mecánico Compresíon Almacenar Volantes energía Condensadores Eléctrico Celda solar Cargador DC Combustibles petroquimicos Nitron Gasolina
  18. 18. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Implementar microcontrolador Adaptar control de juguete alambrico Comunicación USB Comunicación Alambrico paralela Comunicación serial Circuito analogico digital señal de control Celular Radio frecuencia Bluetooh Infrarrojo Microcontrolador Inalambrico Adaptar radio control de juguete Radio control DTMF Circuito encoder RC
  19. 19. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS conducto ahuecado recto Vortice toroidal Labio exterior Generar colchón Fuelle de aire Pistòn Configuracion estandar Conducto ahuecado curvo
  20. 20. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Helice Turborreactor Chorro de aire comprimido Propulsión multiple Sistema Turboventilador propulsiòn horizontal Turbopropulsor Ramjet Microturbina Propulsión a chorro Alas propulsoras
  21. 21. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Colbon Soldadura Silicona liquida Boxer Tornillos uniones Remaches Tuercas Contac Uniones Cinta adhesivas Ensamblar y desensamblar Poner y quitar piezas carcasa Poner y quitar accesorios Ensamble mecánico Ensamble pokayoke Ensamble edo
  22. 22. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Alerones Motor que gire el sistema propulsor Sincronización de sistema impulsor Sistema de Ventilador Rotar atravesado dirección Inyección de aire lateral mas persianas mobiles Inyección de aire lateral Persianas moviles
  23. 23. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Catapulta Solenoide Expulsar un juguete pequeño Piston neumático Resorte Circuito electronico Producir sonidos y melodias Circuito MP3 Motobomba Convertir energía y señales de Lanzar un chorro de centrífuga agua control en funciones especiales de entretenimiento Jeringa Palanca Saltar como el carro de meteoro Resorte en la parte de abajo Resorte Chorro de aire Lanzar un misil o cuerda Elastómero Rodillos a alta velocidad Embolo Polvora
  24. 24. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Turbina electrica Motor de combustible Nitron Microservomotores en la dirección Motor DC Turbiana a gas Convertir energía Blowers almacenada en energía mecánica Ventilador de hélice Un soplador de hojas Ventilador de aspas y hélice Micro compresor de tornillo Bomba de aire Aspiradora
  25. 25. Luego de haber clasificado los conceptos en categorías se hicieron diversas tablas donde se combinaron , para generar conceptos generales de la maquina , luego se evaluó cada uno con respecto a los requerimientos
  26. 26. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN
  27. 27. Alternativa DominanteConcepto 2• Batería recargable , ventilador , hélice , propulsión múltiple• Ventilador hélice , configuración estándar , un faldón• Servomotor , persianas móviles• Mando juguete existente , emisor y receptor rc juguete existente• Bomba de agua ,lanzar chorro de agua,• Chasis , ensamble mecánico , accesorios ensamble mecánico
  28. 28. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓNTodos los componentes de la maquina se alimentaran de energía eléctrica , generada por baterías eléctricas recargables ,se usara como propulsión varios ventiladores y para la sustentación un ventilador con un faldón de configuración estándar (bag skirt),el aerodeslizador podrá maniobrar con un sistema de dirección constituido principalmente por , un servomotor y persianas móviles , el circuito eléctrico rc utilizado será el de un juguete existente , que tenga un alcance aceptable y como función especial se tiene lanzar un chorro de agua por medio de una bomba eléctrica de agua , los accesorios (carcasa) se unen al chasis por medio de ensamble mecánicos (tornillos)
  29. 29. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO •SELECCIÓN DE MATERIALESLa mayoría de piezas del prototipo serán hechas en acrílico, para el chasis , aletas de dirección , se utiliza acrílico de 3milímetros y para la carcasa de 2 milímetros. .Este material se escogió por su disponibilidad , precioeconómico , buenas propiedades mecánicas , bajo peso ,cumple con las normas de seguridad, y pude ser manejadofácilmente en los métodos de fabricacion seleccionados(termoformado ).
  30. 30. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO• En la fabricación del faldón se maneja una tela sintética que comercialmente se conoce como Lindaflex , se escogió este materia por ser elástico , impermeable , económico .• Para la unión de algunos componentes se usan algunos pegantes especiales para el acrílico y el lindaflex, y masilla epoxica para pegar otros componentes como el motor de sustentación y el chasis .
  31. 31. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO • Selección de componentes estandarizados• Tornillería• Servomotor
  32. 32. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO Mejora de detallesAlgunos detalles del proceso de fabricación e interfaces se fueron refinando a medida que presentaban inconvenientes los que se habían planteado con anterioridad , algunos detalles de diseño como la configuración del faldón , se refinaron por medio de la experimentación .
  33. 33. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO Aplicación de herramientas de ingeniería• Para el maquinado de las piezas se usaron principalmente herramientas para trabajar plástico , como segueta , cortadores de circunferencias , taladro , lima , etc.• Por su geometría especial , la carcasa presento dificultades en su fabricación , en primer lugar se construyo un molde con madera , viruta y colbon, esto fue ante todo un proceso manual , luego el acrílico se trabajo en una maquina termo formadora teniendo como base el molde que se había fabricado .
  34. 34. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA Las fotografias quedan pendientes
  35. 35. DESCRIPCION DE LA MAQUINA Funcionamiento I• La sustentación del equipo se basa en una técnica denominada cojín o colchón de aire , que reduce sustancialmente la fricción con la superficie, lanzando contra esta un chorro constante de aire a presión. El aire se mantiene a suficiente presión mediante un faldón flexible y se eyecta por medio de un motor eléctrico caracterizado por su alta velocidad de giro• El prototipo es controlado por medio de señales de radiofrecuencia , provenientes de un emisor externo que las emite a una frecuencia de 27 MHz .Este sistema provee tres canales de transmisión (dirección , propulsión, activación bomba de agua) , el circuito receptor al recibir una señal, emite un 1 lógico dependiendo del canal que se este usando , estas señales son recibidas por un microcontrolador que las redirige a los diferentes sistemas del prototipo según sea el caso .
  36. 36. DESCRIPCION DE LA MAQUINA Funcionamiento II• El control del sistema propulsor se basa únicamente en la activación o no de los motores , teniendo en cuenta que es necesario implementar una etapa de potencia .• El control del sistema de dirección se hace directamente sobre el servomotor por medio de modulación por anchura de pulso, PWM (Pulse Width Modulation).El microcontrolador genera una onda cuadrada en la que se varía el tiempo que el pulso está a nivel alto, manteniendo el mismo período con el objetivo de modificar la posición del servo según desee el usuario.• La bomba de agua únicamente se activara o desactivara cuando el usuario lo indique .El agua se toma de un tanque que se encuentra en la parte interna del juguete , de modo que el tanque debe ser llenado cada vez que se quiera utilizar el juguete .
  37. 37. DESCRIPCION DE LA MAQUINA SeguridadDe acuerdo con la resolución 003388 de 2008 se tuvieron en cuenta muchos requisitos que se evidencian en la maquina en aspectos como :• Las partes tienen un tamaño que no permite que puedan ser tragadas por niños .• Las partes moviles del juguete , como los motores , están cerrados en mallas que evitan el contacto con las aspas en movimiento .• Las partes desmontables del juguete como la carcasa , tienen la resistencia mecánica y la estabilidad suficiente para soportar las tensiones debidas al uso, sin roturas o deformaciones que puedan causar heridas.
  38. 38. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO Este prototipo tiene como principal objetivo el entretenimiento , siendo accesible para la mayoría de las personas debido a su bajo costo con respecto a otros juguetes similares .
  39. 39. ANÁLISIS ECONÓMICO•COSTOS ASOCIADOS CON EL PROCESO DE DISEÑODurante la etapa de diseño los costos económicos serelacionaron principalmente con pasajes , internet, impresión de informes y planos , que suma $ 30 000aproximadamente , pero durante esta etapa se invirtieronsobre todo mucho esfuerzo y tiempo , que aun no sepuede aproximar a un valor económico .
  40. 40. ANALISIS ECONOMICO COSTOS DE MATERIALESLa compra de los materiales suman $ 200000 aproximadamente• Baterías : $ 36000• Componentes electrónicos : $ 18000• Servomotor : $36000• Motores : $ 20000• Circuito RC : 45000• Otros : 45000
  41. 41. ANALISIS ECONOMICO Costos de fabricaciónLos costos de fabricación suman $ 90000 aproximadamente .• Herramientas : $ 40 000• Termoformado : $ 20 000• Otros : $ 30 000
  42. 42. ANALISIS ECONOMICO Costos de EnsambleEstos costos se relacionaron con el tiempo invertido en el ensamble de todos los componentes y el desarrollo del manual de operación y la versión final de los planos mecánicos y eléctricos. DESPERDICIOS (EXPERIENCIAS Y RECOMENDACIONES)En este caso se desperdicio mucho lindaflex , ya que el proceso de construcción del faldón fue desarrollado por medio de ensayo y error .Cabe destacar que debido a que no teníamos a disposición otra forma de construir el faldón , se intento minimizar el gasto del material realizando ensayos a escalas menores que el prototipo real .
  43. 43. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Quedan pendientes hasta que se finalice toda la construccion de la maquina y se pruebe su rendimiento
  44. 44. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS•L. YUN, A. BLIAU. Theory and design of air cushion craft .Editorial Arnold , 2000 .•FITZGERALD Christopher , Wilson Robert .Hovercraft Light design. Notas personales•Ulrich Karl, Eppinger Steven. DISEÑO Y DESARROLLO DEPRODUCTOS, ENFOQUE MULTIDISCIPLINARIO, Mc Graw Hill Interamericana, 2004.•Ullman David , THE MECANICAL DESING PROCESS, Mc Graw HillInteramericana, 1992.•RESOLUCIÓN 003388 DE 2008•http://www.rc-hovercrafts.com
  45. 45. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS YHERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS• Solid Edge 20• Microsoft word,excel, power point 2007• Metroworks Codewarrior• Statgraphycs• Proteus• TexnicCenter
  46. 46. MUCHAS GRACIASJEISON JAVIER VIRGUEZ CASTAÑEDA –JJVIRGUEZC@UNAL.EDU.CO WILMER PEREZ SILVA-WPEREZS@UNAL.EDU.CO

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