Informe N°2
“PROYECTO “TURBOMEC® 2012”
Asignatura: IWG-101
Introducción a la Ingeniería
Profesor: Jaime Núñez S.
Grupo: S-T5_9 Integrantes: Hrs. Diego de Arcas 12 Tomas Campos 12 Sergio González 12 Cristian Parada 12 Santiago, 17 de Junio de 2012
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Indicé
1. Objetivos ... 3
2. Identificar, clasificar y jerarquizar funciones, establecer las restricciones ... 4
Sistema de estructura ... 4
Restricciones: ... 4
Sistema de estabilidad y dirección ... 4
Restricciones: ... 4
Sistema de energía ... 5
Restricciones: ... 5
3. Funciones de servicio ... 6
Diagrama fast...7
4. Anteproyecto formal y dimensional del artefacto ... 8
5. Análisis preliminar de solicitaciones funcionales ... 11
6. Requerimientos estimados de insumos ... 13
7. Planificación del trabajo...11
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1. Objetivos
El objetivo de este informe será establecer las funciones de nuestro aparato volador y la relación que tiene con el medio ambiente o los elementos externos del medio, a partir de una serie de análisis que detallan dichas funciones y dichas relaciones.
También se deberán enumerar en forma organizada los materiales destinados a la construcción del aparato, su plataforma de lanzamiento y los instrumentos o herramientas necesarias para su realización.
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2. Identificar,
clasificar
y
jerarquizar
funciones, establecer las restricciones
En esta sección se busca identifica y detallar las funciones de cada uno de los elementos que compones nuestro artefacto, también se establecerán sus restricciones.
Sistema de estructura
o Cuerpo (botella)
Función: Es dar sostén al resto de los sistemas que componen el artefacto, también es almacenar el agua y la presión en su interior.
Restricciones:
Tienes que tener un peso adecuado para poder elevarse lo suficiente, y así recorrer la distancia requerida.
Tiene que ser de un material lo suficientemente duro y para resistir el impacto al momento de aterrizar.
Tiene que tener un grosor mínimo para resistir la presión a la cual estará sometida. Su forma tiene que ser lisa para no crear demasiado roce con el aire.
Tiene que tener una capacidad mínima para poder almacenar el agua y el aire a necesarios para el despegue.
Sistema de estabilidad y dirección
o Punta o Alerones
Función: Es mantener la trayectoria deseada para que el proyectil se dirija desde el punto de partida hasta el punto final deseado sin desviarse en medio del recorrido. También es disminuir el roce con el aire.
Restricciones:
La punta debe ser muy lisa y redonda para no crear roce
El material de la punta debe ser adecuando para resistir el impacto
Los alerones deben ser resistentes y livianos para no aportar peso y resistir el impacto
Los alerones deben estar ubicados de manera que proporcionen estabilidad al estar en vuelo
Los alerones y la punta deben estar bien adheridos al cuerpo para que no sufran desprendimiento al momento de volar y aterrizar.
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Sistema de energía
o Boquilla de salida o Copla o Manguera o Válvula de retención o Bomba de aire o Cámara de presiónFunción: Proporcionar la energía necesaria para que el artefacto pueda despegar y elevarse lo suficiente transformando la energía potencial mecánica gradualmente en energía cinética.
Restricciones:
Todo el sistema debe estar debidamente sellado para que no exista ningún tipo de filtración hacia el exterior que disminuya el rendimiento del aparato.
La boquilla de salida debe ser de un radio adecuando para maximizar la fuerza de propulsión obtenida.
La manguera debe ser de un largo suficiente para estar a una distancia segura del lanzamiento.
La válvula de retención debe resistir la presión para que el agua no se devuelva por la manguera.
La copla no debe ceder antes de su accionamiento.
La bomba de aire debe suministrar la cantidad de aire requerida para el lanzamiento.
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3. Funciones de servicio
The Nuke Volador
Aire (roce)
FS1
Funciones principales y complementarias
-FP1: Trasformar la energía potencial en E. Cinética para vencer el roce -Fc1: Sobrevolar -Fc2: Accionar lanzamientoCancha de
fútbol
FS2Plataforma
lanzamiento
Aire y
presión
Función de servicio:
- FS1: Sobrevolar - FS2: Trasformar la energía potencial en movimiento y vencer el roce -FS3: Accionar lanzamiento FP1 FC1 FS3 FC2Introducción a la Ingeniería Grupo: S-T5_9 7
Exterior del
producto
Interior del producto
Exterior del
producto
Función de servicio Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Elementos del ambiente
Diagrama Fast
Sobrevolar Desde hasta Manteniendo la dirección y el sentido determinadoDespegar desde Plataforma
Accionando el sistema de propulsión con el mecanismo de lanzamiento ubicado en la Con un sistema estabilizador y direccional Con alerones y una punta redondeada Que permita recorrer la distancia entre Almacenar
combustible Agua y presión de aire
Expulsando el agua a presión contenida Liberando la energía contenida dentro de la cámara de presión Propulsándose Retener la cantidad de líquido suficiente para
el despegue
Con un contenedor perfectamente
sellado
Con una válvula de retención que permita la entrada pero no la salida Plataforma Arco de futbol Disminuir el roce
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4. Anteproyecto formal y dimensional del
artefacto
En esta sección se exhibirá los planos básicos en 2 vistas de nuestro artefacto, que en este caso es un cohete basado en un concepto de bomba nuclear conocida como The Nuke que es una bomba nuclear, capaz de recorrer grandes distancias y acertar en su objetivo con precisión y exactitud. Su forma es ovalada con alerones prominentes y con una punta redondeada.
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5. Análisis
preliminar
de
solicitaciones
funcionales
Como nuestro aparato volador tiene que recorrer aproximadamente 45[m] podríamos calcular la velocidad inicial (suponiendo que no parte del reposo y el no existe la fuerza de roce) con la que necesita salir utilizando la ecuación de lanzamiento de proyectil:
Si el Angulo de lanzamiento es 45° y consideramos la gravedad como podemos remplazar y queda: Al despejar Vo resulta: Resolviendo:
Por lo tanto la velocidad necesaria para recorrer los es aproximadamente
Ahora, como tenemos la velocidad aproximada y la distancia a recorrer podemos calcular el tiempo aproximado con la sencilla ecuación:
Despejando:
Remplazando nos queda:
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Por lo tanto nuestro cohete demorar aproximadamente 2,1 segundos en llegar a su objetivo.
Por otro lado suponiendo que introducimos 4[Bar] o equivalentemente de presión con la bomba de aire, considerando que no hay pérdidas por fugas, podríamos calcula la fuerza ejercida por el agua al momento de salir por la boquilla con la siguiente fórmula:
Con P= Presión
F= Fuerza
a= Área de boquilla de salida
Como nuestra boquilla tiene un diámetro de 0.005 [m] podemos calcular el área de salida con la formula
Remplazando
Ahora utilizando nuestros datos podemos remplazar en la primera ecuación para obtener la fuerza:
Por lo tanto la fuerza que ejerce el agua al ser sometida a 4[bar] de presión es de
Con esta información podemos calcular la cantidad de trabajo realizado por nuestro cohete al volar los 45[m].
Con la formula de trabajo:
Introducción a la Ingeniería Grupo: S-T5_9 13 Remplazando:
Finalmente tenemos que el trabajo que ejerce nuestro proyectil es igual a .
6. Requerimientos estimados de insumos
Los materiales o insumos necesarios para la realización de nuestro proyecto son los siguientes:
Cohete
o Botella plástica de 2.5 [L]: La utilizaremos como cámara de presión y también como estructura principal de nuestro cohete.
o Botella plástica desechable de 3.0 [L]: Le cortaremos la punta aprovechando su forma redondeada y utilizarla como punta del cohete. o Adaptadores de manguera: Irá unido a la tapa de la botella
meticulosamente sellado y se acoplara con el conector.
o Conector de manguera: Se enganchara con el adaptador de manguera y será nuestro mecanismo de activación de lanzamiento.
o Manguera 3 [m]: Irá desde el conector de la manguera hasta nuestra bomba de aire, nos proporcionara una distancia segura para cuando ocurra el lanzamiento
o Abrazadera metálica: Servirá para sujetar el cordel al mecanismo de lanzamiento.
o Cordel de 3 [m]: Accionara el mecanismo de lanzamiento desde una distancia prudente y segura.
o Cartón duro: Servirá para confeccionar los alerones necesarios para mantener la estabilidad y dirección del cohete.
Introducción a la Ingeniería Grupo: S-T5_9 14 Plataforma de Lanzamiento
o 3 tablas de madera de 20x20 [cm]: Serán la base de nuestra plataforma. o 3 Palos de madera 50 [cm]: Pilares que sujetaran la botella a la base. o Pintura para madera: Servirá para sellar apropiadamente la madera
para protegerla del agua en cada lanzamiento y así prevenir riesgos de debilitamiento.
o Cadenas de 30 eslabones aprox.: Servirán para cambiar el ángulo de lanzamiento de ser necesario.
Herramientas e insumos a utilizar
o Taladro: Será necesario para realizar perforaciones en la madera para los tornillos y así unirla fuertemente.
o Lijas: Sera utilizada para realizar las terminaciones y para generar una superficie suficientemente lisa en nuestro cohete.
o Cartonero: Servirá para cortar el cartón que se utilizara en los alerones y también para cortar las partes más blanda de la botella de 3[L].
o Tornillos: Servirá para unir los pilares con la base de la plataforma. o Pegamento (acero líquido): Servirá para sellar pegar perfectamente las
uniones y los alerones a la estructura principal.
o Cierra: Servirá para cortar los materiales más duros como la madera y las partes duras de la botella si fuera necesario.
o Lima: Servirá para limar las imperfecciones más duras al realizar las perforaciones con el taladro.
Página 1 de 2 Exportado el June 17, 11:26 PM CLT
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Bibliografía
Wikipedia la enciclopedia libre [En línea]
<http://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_de_agua> [consultada el 16 de junio de 2012]
José Villasuso Gato. Teoría del Tiro de Proyectiles [en línea]
<http://usuarios.multimania.es/pefeco/movcomb/Movi_proy_Teor.htm> [consultada el 16 junio de 2012]
Wikipedia la enciclopedia libre [En línea]
http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_parab%C3%B3lico
