COSTOS DE ENSAMBLE

El análisis preliminar de diseño para ensamble, según el enfoque del grupo de desarrollo se centra en los criterios necesarios para reducir costos en el ensamble, basándose en la maximización en la utilización de los recursos.

Se diseñó un dispositivo donde sus componentes son de fácil adaptación, pero sin realizar adaptación de partes debido a que la utilización de la maquinaria especializada para el desarrollo de piezas más elaboradas incrementa los costos de manufactura.

65 10.3 COSTOS FIJOS

Tabla 10. Costos Primarios

ELEMENTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO (PESOS)

Fuente voltaje 12 VDC fija 1 58.000

Fuente voltaje Parte lógica 1 24.000

Motor reductor DC 1 125.500

Motor DC 1 78.400

Driver Dual Motor DC 1 57.600

Sensor ultrasónico HCSR04 1 8.000

Módulo Bluetooth HC-06 1 25.000

Arduino Mega ADK 1 167.000

Pantalla LCD 20x4 1 26.500

Teclado Matricial Membrana 1 8.500

TOTAL 577.00

A partir del análisis de la Tabla 10, se efectúa la reducción de costos de ensamble y componentes; debido a que muchos elementos incluidos en la tabla anterior se lograron reducir debido a rediseños establecidos. Para reducir los costos primarios se tiene en cuenta los siguientes aspectos:

 Identificación de las restricciones del producto y manejo de costos. Aparato automático, limitante en la posición de traslación del motor, buen nivel de estética.

 Rediseño de componentes para eliminar etapas de proceso. Rediseño en el sistema de final de carrera, ya que al usar un sensor de distancia ultrasónico se puede eliminar este componente. Otro rediseño que se realizo fue el de la utilización del teclado matricial y la pantalla LCD, ya que al ser parte del objetivo general el uso de una interfaz por medio de celular era redundante usar estos componentes.

 Estandarización de componentes y procesos. Estandarización de partes propias del producto tales como lo son los engranes, cremallera y ejes, eliminando de esta manera procesos de acabado y maquinado.

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Posteriormente a estos rediseños se recalcula los costos de manufactura, obteniendo unos costos finales mostrados a continuación:

Tabla 11. Costos Finales

ELEMENTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO (PESOS)

Fuente voltaje 12 VDC fija 1 58.000

Fuente voltaje Parte lógica 1 24.000

Motor reductor DC 1 125.500

Motor DC 1 78.400

Driver Dual Motor DC 1 57.600

Sensor ultrasónico HCSR04 1 8.000

Módulo Bluetooth HC-06 1 25.000

Arduino Mega ADK 1 167.000

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11. PROTOTIPADO

Esta etapa es muy importante ya que en ella se consolidan visualmente los modelos creados, con una etapa de prototipado bien desarrollada se pueden detectar errores y hasta producir posibles mejoras en el producto final ya que es más fácil ver que imaginar un sistema.

Tabla 12. Matriz de prioridades

R est rin gi r O pt im iza r A ce pt ar Tiempo X Costo X Característica X

Como variable a restringir se escogió el tiempo debido a que sólo se cuenta con un tiempo límite establecido por la universidad el cual no es flexible por lo que todas las entregas deben hacerse en las semanas establecidas para que no haya retrasos y quede más espacio para las pruebas y ajustes.

La variable que se escogió optimizar fue el dinero debido a que se cuenta con un presupuesto determinado y se debe ser lo más selectivos posibles respecto a los componentes a utilizar y en caso de que no sean accesibles en la ciudad debe tenerse en cuenta el costo de envío entre otras cosas.

Por último se decidió aceptar las características debido a que se puede ser flexible en este prototipo respecto a aspectos como la apariencia, dimensiones, acabados superficiales, material, etc., todo esto siempre y cuando este cumpla con las funciones que fueron planteadas en los objetivos.

68 11.1 PLANEACION PROTOTIPADO

Estos son los modelos de prototipos que se realizaron con base en el proceso de desarrollo, teniendo en cuenta necesidades, parámetros y costos:

 Análisis mecánico: Se realizó un análisis de fuerzas para tener una idea del torque que se necesita hacer para que el motor pueda mover la estructura ubicada en la cremallera.

- La velocidad deseada para el avance del carro es de 10 cm/ s (0.1 m/s).

- El piñón posee 20 dientes.

Por ecuación, las revoluciones sobre el piñón son:

𝑛 = 𝑉 ∗ 60000 𝑑𝑝 ∗ 𝜋 =

0.1 ∗ 60000

(5 ∗ 20) ∗ 𝜋 = 314.16 𝑟𝑝𝑚

Ahora se desea conocer el torque que debe ejercer el motor para mover el carro que soporta los motores, la hélice y la estructura metálica del mismo.

𝑀 = 𝑑𝑝 ∗ 𝐹𝑣𝑟 2000 ∗ 𝜇

Donde: 𝜇 = 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑝𝑖ñ𝑜𝑛 𝑐𝑟𝑒𝑚𝑎𝑙𝑙𝑒𝑟𝑎 𝑦 𝐹𝑣𝑟= 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑉𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎

𝜇 = 90 %

Y 𝐹𝑣𝑟 es calculada teniendo en cuenta la carga que moverá el motor que para este caso son 2.2 Kg que corresponde a todo el peso de la estructura del carro junto con motores. Se adiciona un factor de seguridad de 1.8 apto para tiempos de movimiento entre 30 a 60 minutos y con una carga ligera para lograr la selección de un motor que pueda cumplir a cabalidad las exigencias de funcionamiento de la planta.

𝐹𝑣𝑟 = 1.2 𝐾𝑔 ∗ (3.2721) ∗ 1.8 = 7.06078 𝑁

Por tanto:

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 Prueba de motores: Se mandaran señales de control a través de un Arduino y el Driver, de esta forma se podrá observar el comportamiento obtenido por cada una de estas señales y plantear un rango de trabajo para el movimiento de los motores.

 Movimiento de la estructura: Se ensamblará los motores a la estructura de la cremallera, con el fin de comprobar los movimientos de los motores en esta al igual que en la placa.

 Prueba de traslación: Se realizará una caracterización por medio del encoder para saber la cantidad de pasos necesarios para que el actuador se desplace totalmente en la cremallera sin exceder o golpear en el final.

 Prueba de giro de placa: Se realizará una caracterización por medio del sensor angular para determinar el rango de trabajo en el cual se desempeñará la placa del dispositivo. El rango de trabajo de la planta es de [-35 a 35] grados tomando como 0 la posición donde la placa se encuentra en reposo y alineada con las barras soporte de esta misma. (Ver ilustración 42 y 43 donde se realiza la caracterización de la planta)

 Prueba de códigos: Se realizará una plantilla de código que servirá de base para la toma y envío de datos del dispositivo, como lo son la velocidad, posición del actuador, posición deseada, etc. (Ver ilustración 40).

 Caracterización sistema: Una vez se tenga todo el sistema debidamente acoplado se procederá a caracterizar la planta para poder calcular los algoritmos de control deseado.

 Ensamble final: Se probará el controlador calculado para ver en su totalidad el funcionamiento de la placa y corregir aspectos negativos que se puedan ver en el momento en que esta empiece a trabajar.

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12. ANALISIS QFD II

Después de haber analizado la parte de las necesidades y haberla comparado con sus respectivas métricas y además de hacer la comparación con los productos existentes en este caso un producto que llena las expectativas de las necesidades, se procede a analizar la segunda parte de la QFD, donde se analizan las métricas obtenidas de las necesidades versus las características o componentes del sistema o del producto a desarrollar. A continuación se presenta la matriz utilizada para el respectivo análisis de la QFD II.

El producto se descompuso en componentes o partes características, estos son:

 Base o carcasa

 Sistema de transmisión y ventilador  Sistema de control

 Sistema de alimentación

 Sistema de acondicionamiento de señales  Placa

71 Tabla 13. QFD II

Teniendo en cuenta ya los pesos relativos del dispositivo, se procede a escoger como parte del proceso un subsistema. Para este caso se eligió todo lo que corresponde al sistema mecánico ya que de este subsistema es de donde más salen e ingresan datos de control, ya que en este subsistema se encuentra lo que es el movimiento del actuador en la cremallera con su respectivo control de posición con los encoders, también se encuentra el motor del ventilador y el control de la velocidad de este. Es por eso que es tan importante esta característica ya que es donde se encuentran gran parte funcional de nuestro sistema. Adicionalmente se escogieron las siguientes características o métricas que debía tener este subsistema del dispositivo entre ellas se encuentran:

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 Las dimensiones del carro donde se encuentra el actuador

 El peso del carro donde se encuentra el actuador

 Las velocidades de trabajo que presentan los motores

 El torque máximo alcanzado por los motores

 Fricción entre los ejes de soporte y el carro del actuador

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