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INFORME 2 “Diseñ o Coñceptual”
Asignatura: IWG-101 Introducción a la Ingeniería
Profesor: Jaime Núñez S. Grupo: S-TM_04 Integrantes: Hrs.
Eduardo Castillo 15
Rodrigo Díaz 15
Felipe Gonzales 15
Kevin Lizama 15
Santiago, 17 de Junio de 2012
Informe 2: “Diseño Conceptual”
Introducción a la Ingeniería Grupo: S-TM_04 2
Índice:
1. Objetivos: ............................................................................................................................ 3
2. Identificación, clasificación y jerarquización de funciones y restricciones. ........................ 4
2.1. Sistema de Autopropulsión .......................................................................................... 4
2.2. Alas ............................................................................................................................... 5
2.3. Amortiguador de Caídas ............................................................................................ 5
2.4. Estructura ................................................................................................................... 5
3. Análisis Funcional. Diagrama FAST. ..................................................................................... 7
3.1. Avión Turbomec ......................................................................................................... 7
3.2. Sistema de Propulsión ............................................................................................... 8
3.3. Sistema de vuelo. ........................................................................................................ 8
3.4. Chasis........................................................................................................................... 9
3.5. Estanque ...................................................................................................................... 9
3.6. Diagrama FAST ......................................................................................................... 10
4. Anteproyecto Formal y Dimensional del Artefacto. ............................................... 11
5. Análisis preliminar de solicitaciones funcionales. ................................................. 12
6. Requerimientos estimados de insumos o materiales especiales a incluir ........ 13
6.1. Materiales: ................................................................................................................ 13
6.2. Instrumentos: ........................................................................................................... 13
7. Planificación del trabajo. ............................................................................................. 14
8. Bibliografía ....................................................................................................................... 15
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1. Objetivos:
Los objetivos del presente informe son dar cuenta del análisis de los componentes del
sistema y sus respectivos subsistemas esquematizando sus funciones y restricciones.
Además, por medio de un análisis funcional (diagrama FAST) sistematizar el diseño y
funcionamiento para un óptimo manejo de la información al momento de la construcción de
nuestro avión. Otra arista desarrollada en este informe, son un análisis preliminar funcional
del avión, donde damos cuenta de la teoría -física- involucrada en el vuelo del avión
detallando los distintos principios físicos que gobiernan el volar.
Por último, damos cuenta de nuestro diseño preliminar, por medio de un bosquejo simple
entregando posibles dimensiones y formas de nuestro avión, además dando valiosa
informaciones acerca de los instrumentos y materiales que utilizaremos para la fabricación
de nuestro proyecto TURBOMEC.
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2. Identificación, clasificación y jerarquización de
funciones y restricciones.
A continuación analizaremos la función dominante de cada elemento (sistema) presente,
además, la restricciones consideradas para un óptimo desempeño.
2.1. Sistema de Autopropulsión
Función Técnica: almacenar el agua y aire, además, la energía potencial de dichos fluidos
Restricciones:
-Utilizar un material liviano que tenga el menor impacto en el desempeño del avión.
- Resistente, de modo que pueda soportar las presión del aire y agua.
-Solo usar materiales desechables o de uso común.
-Deberá resistir los embates del clima y llegar de manera integra a la meta.
-Debe estar diseñado de la manera más aerodinámica posible, de modo de evitar el roce y sacar el máximo provecho a los fluidos que contiene.
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2.2. Alas
Función Técnica: entregar la sustentación necesaria para volar modificando las presiones
que actúan sobre estas.
Restricciones:
-Debe ser construida solo de materiales de desecho o de uso general.
-El material con que las fabricamos, deben ser lo suficientemente firmes para resistir las
condiciones ambientales y las corrientes de aire
-Deben estar diseñadas de maneras aerodinámicas y ubicadas de forma estratégica.
-Debe tener una "configuración alar" lo más aerodinámica y óptima posible, para lograr
el mejor desempeño.
2.3. Amortiguador de Caídas
Función Técnica: procurar mantener la integridad del avión al momento de descender,
alivianando el impacto de este con la superficie del suelo.
Restricciones:
-Debe estar constituido con materiales que resistan el impacto e impidan la destrucción
del avión (que sean capaces de absorber la energía del impacto).
-Diseñado con materiales de desecho o uso común.
-Su peso no debe afectar el vuelo del avión ni entorpecer la aerodinámica de este.
2.4. Estructura
Función Técnica: Otorgar la rigidez al avión y el soporta necesario para el conjunto de
piezas adosadas sin que estas se separen.
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Restricciones:
- Constituido con materiales desechables o de uso común.
-Que resista el peso del avión y las fuerzas implicadas en el vuelo.
-Diseñada de manera aerodinámica, de modo que el vuelo se haga de la mejor manera
posible.
-Debe dar un excelente soporte para el conjunto de piezas que montara sobre esta.
-La estructura deberá contar con un peso adecuado que no afecte la aerodinámica de
vuelo.
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3. Análisis Funcional. Diagrama FAST.
3.1. Avión Turbomec
FS1: Despegar el avión.
FS2: Mantener el vuelo del avión desde plataforma hasta el arco.
FS3: Aterrizar el avión.
FS4: Almacenar combustible.
FS5: Sustentar el avión en el aire.
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3.2. Sistema de Propulsión
FT1: Generar impulso.
FT2: Convertir presión en energía cinética.
3.3. Sistema de vuelo.
FT1: Generar energía de sustentación.
FT2: Direccionar avión.
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3.4. Chasis
FT1: Formar estructura estable.
FT2: Resistir impacto.
3.5. Estanque
FT1: Almacenar energía.
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3.6. Diagrama FAST
Exterior Exterior
Función de
Servicio Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel4Sistema
Despegar AviónGenerar
impulso
Converir
presión en
energía
cinetica
Generar
diferencia de
presiones
Sellar
botellaPlataforma
Generar
sustentaciónColocar alas
Realizar una
trayectoria
óptima
Direccionar
avión
Crear
alerones
Almacenar
combustible
Retener
combustible
Realizar sello
hermético
Agua y Aire
(presión)
Aterrizar el aviónLlegar al
objetivo
Resistir
impacto
Absorber
energía
Generar
estructura
estable
Arco y suelo
Interior
Sustentar el avión
en el aire
Aire atmosferico
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4. Anteproyecto Formal y Dimensional del Artefacto.
LEF, nuestra empresa, ha puesto como inspiración y modelo para el proyecto TURBOMEC al
cóndor, ave simbólica de la patria. Con su gran envergadura este animal se caracteriza por
una gran destreza en el vuelo y su maestría al planear aprovechando las corrientes de aire
presentes en los nevados andes .Nuestro diseño recoge elementos característicos y
dominantes en el cóndor ,una gran envergadura en las alas aprovechando los vientos y
corrientes, un fuselaje que se inspira en la anatomía del cóndor aprovechando su capacidad
aerodinámica todo esto teñido de sus colores dominantes negro, blanco y rojo que dan una
sobriedad sobresaliente. Por último, debemos sumarle esa admirable capacidad de
sobrevivir a la adversidad del cóndor, que nos insta a elegirlo como nuestra fuente de
inspiración.
Figura 1: “Anteproyecto formal y dimensional del artefacto.”
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5. Análisis preliminar de solicitaciones funcionales.
Consideraremos el vuelo de nuestro artefacto como un lanzamiento de proyectil,
despreciando el roce con el aire y las condiciones climáticas posibles. Entonces calcularemos
el Impulso que necesitaremos brindar para que nuestro artefacto llegue al arco de fútbol.
Utilizaremos la ecuación de alcance de proyectil para saber la velocidad con que
despegará:
Sabemos que se debe alcanzar una distancia de 45[m], que la aceleración de
gravedad es 9, 8[m/s2] y que el ángulo que usaremos para lanzar es de 45°. Luego:
Teniendo la velocidad de lanzamiento la reemplazamos en la ecuación de Impulso:
Considerando que nuestro artefacto masará 0,8[Kg] aproximadamente, Luego:
Entonces el Impulso que debemos realizarle al artefacto para que llegué hasta el arco de
fútbol es de 16,8 [Ns].
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6. Requerimientos estimados de insumos o materiales
especiales a incluir Son necesarios los siguientes insumos (estos podrían variar a lo largo del tiempo, se
podrían agregar o quitar materiales dependiendo de cómo funcionen, en tal caso será
notificado con previa anticipación):
6.1. Materiales: -Palos de maqueta: utilizados para construir la estructura del avión (las medidas de los
palos aún no están establecidas, ya que hay que calcular la masa de estos para lograr el
equilibrio requerido. Por tanto no se podrían dar con seguridad las medidas).
-Cartón forrado: necesario para construir el chasis y dar forma al avión.
-Alambre: requerido para construir las partes de la estructura del avión con formas
cónicas, ya que los palos de maquetas no pueden doblarse.
-Tubos cilíndricos de papel higiénico: anclados a la base del avión, se utilizarán para
amortiguar el descenso de éste.
-Elástico: utilizado como motor para hacer girar la hélice.
-Soldadura: utilizada para soldar los alambres (según experiencias de integrantes del
grupo, algunos alambres no sueldan, por tanto, se llevarán a cabo pruebas con distintos
alambres para identificar el alambre a utilizar).
-Adhesivo: necesario para pegar la estructura y para pegar el chasis del avión, y para
juntar ambas partes (estructura y chasis). Posiblemente se utilizará adhesivo “Henkel”.
-Botella plástica: utilizada para contener agua, la cual será la encargada de otorgar la
propulsión necesaria para el despegue del avión.
6.2. Instrumentos: -Cuchillo “corta cartón”: requerido para cortar el cartón forrado y cualquier otro
material que requiera de este instrumento para ser cortado.
-Sierra: requerida para cortar los materiales más gruesos que el cuchillo “corta cartón”
no pueda cortar.
-Alicate cortante: necesario para cortar el alambre a utilizar.
-Cautín y soldadura: utilizado para soldar los alambres.
-Dispositivo enrollado (posiblemente creado por nosotros): utilizado para enrollar el
elástico y poder hacer girar la hélice.
-Bombín: necesario para poder llegar a un alto nivel de presión dentro de la botella e
iniciar el despegue.
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7. Planificación del trabajo.
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8. Bibliografía
Sky Technologies. “Por qué vuela un avión” [en línea]
<http://www.skytechnologies.net/whyfly/index.html >. [17 Mayo 2012]
Wikipedia. “Configuración Alar” [en línea].
<http://es.wikipedia.org/wiki/Configuraci%C3%B3n_alar>. [17 Mayo 2012]
Miguel Ángel Muñoz. “Principios Básicos de Vuelo”. [en línea]
<http://www.manualvuelo.com/PBV/PBV14.html>. [17 Mayo 2012]
