Proyecto Mecánica de Fluidos PUC - Grupo 11

Costos Finales

2008-06-16T19:45:00.000-07:00

El detalle del costo total del proyecto lo podemos ver en la siguiente tabla:

Materiales	Cantidad	Precio	Comprado en	Fecha Compra
Plancha de Plumavit 1x0.5x0.1 metros	1	$1970	Homecenter Sodimac	3/06/08
Plancha de Plumavit 1x0.5x0.05 metros	1	$861	Easy	14/06/08
Pegamento de Plumavit	1	$2699	Homecenter Sodimac	3/06/08
Interruptor	1	$200	Casa Royal	6/06/08
Broche para Batería	1	$100	Casa Royal	6/06/08
Rueda doble de bronce chica (poleas)	3	$750 ($250c/u)	Casa Royal	6/06/08
Madera Trupan 20x20 cm, 1 cm espesor	1	$169	Homecenter Sodimac	14/06/08
Madera Trupan 20x80 cm, 5 mm espesor	1	$499	Homecenter Sodimac	14/06/08
Pegamento Pattex Extreme	1	$2260	Homecenter Sodimac	14/06/08
Tubo Aislación	1	$989	Homecenter Sodimac	14/06/08
Batería 9V Duracell	1	$1980	Homecenter Sodimac	14/06/08

El costo total asciende a $12477.

Resultados de Ensayos y Modificaciones en el diseño original

2008-06-16T19:38:00.001-07:00

Una vez terminado el prototipo, lo sometimos a una prueba en un pequeño canal con agua, donde nos dimos cuenta que el desplazamiento del barco era bastante uniforme y rápido, o sea, las líneas de corriente bordeaban el casco sin provocar mucha perturbación.

Luego se efectuó la prueba de la línea de flotación. En un principio no se cumplía con lo pedido, por lo que le imprimimos un peso extra al barco en la parte superior, que resultó en un vuelco del baroco, por ende el peso fue puesto como relleno del barco, así se controlo la línea de flotación que quedo entre 4 y 5 cm.

En la prueba de volumen desplazado tuvimos que controlar mejor el peso de la cantidad de arena, no solo había que sacar o colocar peso, si no que además fue necesario ahuecar un poco más el barco, en este punto se obtuvo un volumen desplazado cercano a los 1600 cc.

De esta forma, se decidió no incluir una canaleta en la parte inferior, sino ocupar el fondo del interior del barco para colocar el peso, lo cual según los ensayos hechos cumplía muy bien nuestros requerimientos.

Finalmente se decidió ocupar una conexión en paralelo para los motores, ya que vimos que tienen el mismo rendimiento, pero en el caso de que uno de los motores falle, no se interrumpe la acción del otro.

El prototipo final resultó ser como el que mostramos a continuación:

Ensayos a realizar

2008-06-09T08:40:00.000-07:00

Durante esta semana realizaremos los ensayos de nuestro prototipo, los que estarán enfocados en optimizar el desempeño del prototipo y el cumplimiento de las condiciones de diseño.

Cantidad de arena: La idea es calcular la cantidad de arena mínima que debemos colocar en la canaleta para cumplir las condiciones impuestas en las bases del proyecto (línea de flotación a mínimo 4 cm de la cubierta y máximo a 6 cm, y un volumen de carena superior o igual a 200cm3), y además que se cumpla la condición básica de estabilidad relacionada con la posición del centro de carena con respecto al centro de gravedad. Según cálculos teóricos, cuyo desarrollo podemos ver en el informe de avance 1, nuestro bote debe pesar 220gr, considerando que nuestro bote pesa aproximadamente 70gr, los 150 gr faltantes corresponderán a la arena en la canaleta. Contrastaremos este valor teórico, con los resultados experimentales durante esta semana.

Tamaño de los flotadores: Debemos probar para distintos tamaños de flotadores la estabilidad del bote frente una carga de viento lateral, y optimizar el desempeño del prototipo. La idea es escoger el más pequeño.

Posición de los mástiles: Probaremos distintas distancias entre los mástiles en el barco, siempre en el eje longitudinal, de modo de ver si su posición afecta al desempeño del barco o no.

¿En serie o en paralelo? A nuestros ingenieros electricos, les surgió la duda de como conectar los motores a la batería, es por eso que probaremos usando ambos métodos. Según la opinión de Jaime, la conexión en paralelo es la óptima, pero de todas maneras prefiere ver el desempeño del prototipo con ambos métodos.

Construyendo

2008-06-08T23:27:00.000-07:00

El viernes comenzamos la construcción del casco de nuestro primer prototipo y los soportes de los mástiles.

Para los mástiles conseguimos unos soportes de pvc con forma de copa, que calzaban con el tamaño de los motores. Se les hizo un agujero en la parte inferior de cada uno de ellos, para que pasen los cables que lo unen a la batería.

La parte difícil fueron los cascos, pero con harto trabajo y dedicación se logró un buen resultado. Aquí unas fotos tamadas por nuestro secretario con dotes de fotógrafo, Rodrigo Espinoza.

Nuestro secretario con dotes de fotógrafo también se las da de pirata.

Descripción de nuestro bote

2008-06-08T23:01:00.001-07:00

Después de mucho trabajo y de que nos hayamos reservado nuestro modelo por un tiempo, les presentamos a "El Pirigüín", futuro ganador de la competencia del curso:

El casco de nuestro bote es básicamente de poliestireno expandido (plumavit), y posee una forma de kayak, lo que lo hace bastante liviano e hidrodinámico. La idea de la forma es que en la parte trasera del bote, las líneas de corriente se junten de una forma adecuada, y evitar toda forma de turbulencia que se pueda formar.

Sus dimensiones son de 50 cm de largo, y la parte más ancha de unos 15 cm. Los mástiles estarán separados por unos 20 cm. La distancia de la cubierta a la parte inferior será de 10 cm de profundidad.

En la parte delantera posee una aleta inferior de unos 3 cm, la que tiene como función "cortar" el agua, para facilitar el desplazamiento de nuestro dispositivo.

Por los costados del bote colocaremos una especie de alerón de modo que si el bote se "ladea" por la acción del viento, estos alerones choquen con el agua y por el principio de acción y reacción el bote se estabilice. Estos alerones estarán 1 cm sobre la línea de flotación.

Para cumplir con los requisitos de estabilidad relacionados con el volumen de carena y además de cerciorarnos de que el centro de carena se encuentre sobre el centro de gravedad, nuestro bote tendrá una canaleta ubicada entre ambos mástiles que partirá desde la cubierta atravesando la totalidad del bote, y pasando en 5 cm la parte inferior del bote. Esta canaleta nos permitira regular a nuestro antojo, la línea de flotación, y el volumen de carena, para cumplir los requisitos expresados en las bases.

Estimación de Costos

2008-06-06T21:55:00.000-07:00

Tras nuestra visita a la Casa Royal, decidimos comprar los siguientes materiales: ruedas doble de bronce (poleas), para permitir el giro de los mástiles, un interruptor de batería y un broche P/V 9V.

De esta forma la estimación de costos hasta el momento es:

1 Plumavit 1x0.5x0.1 metros: $1971

1 Pegamento de Plumavit: $2699

3 Ruedas doble de Bronce (Poleas) : $ 750 ($250 c/u)

1 Interruptor para batería: $200

1 Broche P/V 9V: $100

2 Batería 9V: $3960 ($1980 c/u)

Total: $9680

Este sería el gasto total del proyecto de no existir imprevistos.

Día de compras

2008-06-03T22:35:00.000-07:00

En un martes bastante lluvioso, decidimos ir a cotizar y comprar algunos de los materiales al Homecenter Sodimac de Ñuble. Decidimos comprar los siguientes materiales:

Plancha de Plumavit Isopack
Densidad: 10 Kg/m3
Dimensiones: 1x0.5x0.1 metros
Costo: $1971

Pegamento Adhesivo de Poliestireno Expandido
Costo:$2699

El viernes tenemos pensado ir a la Casa Royal a cotizar y comprar el resto de los materiales.

Calendario de Actividades

2008-05-16T20:30:00.000-07:00

Tras las recientes modificaciones en la entrega del informe 1, hemos actualizado nuestra carta gantt. La carta gantt la pueden ver en la sección documentos.

Metodología de Trabajo

2008-05-16T18:27:00.000-07:00

Luego de varias conversaciones y horas de trabajo, hemos determinado que la metodología de trabajo será la siguiente:

Establecer cada uno de los materiales a utilizar.
Determinar la forma del casco. Necesitamos minimizar las fuerzas contrarías al movimiento, por lo que la superficie debe ser lo más lisa posible. Además la parte delantera del barco debe ser capaz de "cortar" el agua, mientras que la parte trasera, debe minimizar efectos de turbulencia que se pueden provocar.
Optimizar la distancia entre los mástiles. Tenemos que encontrar la distancia mínima entre ambos mástiles, para la que las lineas de corriente de aire generadas por ellos no se interfieran (lo que podría generar turbulencia).
Debemos encontrar las dimensiones óptimas que logren satisfacer las restricciones de volumen de agua desplazada y que además sea le otorgue estabilidad al barco.
Establecer la forma de ensamblar cada una de las partes del barco: casco, aletas, mástiles, motor, etc.
Luego de seguir estos pasos, debemos tener el diseño final de nuestro barco.
Compra de materiales: Planchas de plumavit, pegamento de plumavit, madera para las aletas, rollo de plástico adhesivo, un metro de alambre.
Construir el barco.
Con nuestro primer prototipo construido, debemos evaluar el funcionamiento del barco. En estos ensayos lo que evaluaremos será: eficiencia de la forma geométrica y diseño del barco en la entrega de estabilidad y búsqueda de velocidad; y si cumple las restricciones de volumen de agua desplazado y linea de flotación establecidos en las bases del proyecto.
Si es necesario, corregir el dispositivo, según la evaluación anterior. Volvemos a ensayar el dispositivo modificado cada vez que corrijamos nuestro dispositivo.

Siguiendo esta metodología, el triunfo y el éxito estarán cada vez más cerca!

Alternativas de diseño consideradas

2008-05-16T12:50:00.000-07:00

Luego de arduas investigaciones sobre distintos modelos y diseños de barcos, procesamos toda la infomación que teníamos y llegamos a dos diseños que a nuestro juicio son los más aptos para este proyecto.

Diseño de Kayak.

La gran ventaja de este diseño es la velocidad que podemos llegar a alcanzar. Se trata de un dispositivo liviano y relativamente angosto. Como nuestra meta principal es ganar esta competencia, nos inclinamos más por esta idea, sin embargo, como gran desventaja, tenemos la inestabilidad de un kayak a la acción del viento en dirección perpendicular al movimiento y de otras fuerzas externas, es por que la idea sería colocar unas aletas laterales que le den estabilidad a nuestra nave.

Estructura de un kayak, con pesos laterales.
Fuente: www.navigare.com.ar

Diseño de Catamarán.

El otro diseño considerado es el catamarán. Esta es una embarcación que posee dos cascos unidos por una barra perpendicular a cada casco, y que tiene como gran ventaja, la estabilidad frente a la acción del viento y otras fuerzas externas. Posee un tamaño y superficie de contacto con el agua mayor que el kayak, lo que afectaría a nuestras intenciones de lograr la mayor velocidad.

Estructura de los cascos de un catamarán.

Fuente: www.ocw.mit.edu

Resultados de Investigación de Materiales

2008-05-15T20:45:00.000-07:00

Luego de nuestra etapa de investigación, y tras investigar las características físicas, trabajabilidad y precios de distintos materiales (madera, plumavit, plástico PET, entre otros) decidimos que el material a utilizar para la construcción de nuestro barco, será el plumavit. Las razones del porqué decidimos utilizar plumavit son:

Su bajo peso específico (entre 10 y 25 kg/m³) nos permitiría alcanzar mayores velocidades, en comparación a otros materiales evaluados, como la madera o el plástico.
Es un material que goza de una buena trabajabilidad. Investigamos que para cortar el plumavit y darle forma, se utiliza alambre caliente, proceso que no resulta muy complicado, en comparación a otros materiales.
Se trata de un material bastante económico.

Ya que una de las desventajas del plumavit es su porosidad, consideramos cubrir el plumavit con algun material plástico que se adhiera a la superficie del barco que esté en contacto con el agua.

Carta Gantt

2008-04-25T16:10:00.000-07:00

Como todo equipo de trabajo, para comenzar un proyecto debemos tener una planificación de lo que vamos a realizar. Para que nuestro trabajo sea más organizado, hemos decidido que los más útil, es construir una carta gantt con una planificación para todo el semestre.

El archivo lo podrán encontrar en la sección Documentos.

Comenzando con el proyecto

2008-04-24T22:15:00.000-07:00

Para comenzar de lleno con el proyecto debemos definir las tareas a realizar durante estas primeras semanas. A continuación, aparecen las distintas tareas, y entre paréntesis el miembro del grupo a quién se le asignó dicha tarea.

Planificación del proyecto a lo largo del semestre, incluyendo la confección de una carta gantt y las actualizaciones del blog. (Francisco Humire)
Investigación sobre el Efecto Magnus en profundidad. (Jaime Miranda y Rodrigo Espinoza)
Investigación sobre los materiales de construcción que se pueden utilizar para la embarcación, comparar ventajas y desventajes de los materiales investigados, y verificar que calzen en el presupuesto que tenemos. (Roberto Durán)
Búsqueda de información sobre diseño de embarcaciones, factibilidad de su construcción, análisis hidrodinámico de los diseños y métodos para minimizar las fuerzas contrarias al movimiento del barco. (Jaime Miranda y Rodrigo Espinoza)

Esperamos desarrollar las tareas de investigación durante la próxima semana, y avanzar lo máximo posible en esta etapa del proyecto, con miras al primer informe de avance del 16 de mayo.

Objetivos y Metas

2008-04-20T13:02:00.000-07:00

El objetivo principal de este proyecto es diseñar y construir una embarcación, cuyo movimiento sea producto del Efecto Magnus. La embarcación debe ser capaz de navegar de manera estable, es decir, sin volcarse ni desviarse; y debe cumplir con restricciones de costo (el costo total no debe superar los $15.000) y de flotación (especificados en las bases del proyecto).

Para hacer mas eficiente nuestro trabajo, divideremos nuestro proyecto en cuatro etapas:

Planificación
Investigación
Diseño
Construcción

Nuestra meta como grupo es lograr la mayor velocidad de desplazamiento de la embarcación, minimizando las fuerzas hidrodinámicas contrarias a su movimiento y aprovechando las diferencias de presiones que se generarán debido a la rotación de los mástiles. Para esto utilizaremos los conocimientos adquiridos en el curso, además de la información recopilada durante la segunda etapa del proyecto. Nuestra meta final será terminar el recorrido en el menor tiempo posible, para ganar la competencia.

Presentación del Grupo

2008-04-20T10:42:00.000-07:00

¡Bienvenidos al blog del Grupo 11!

Este blog se crea con el objetivo de dar a conocer públicamente el avance de nuestro proyecto, y dar registro de cada una de las actividades que realizaremos. Nuestro equipo de trabajo esta conformado por:

Jaime Miranda

Estudiante de Tercer Año

Especialidad: Civil Eléctrica

Francisco Humire

Estudiante de Tercer Año

Especialidad: Civil Estructural

Rodrigo Espinoza

Estudiante de Tercer Año

Especialidad: Civil Eléctrica

Roberto Durán

Estudiante de Tercer Año

Especialidad: Civil Ambiental.

El encargado de administrar el blog será Francisco Humire.