1. Departamento de Ingeniera Mecnica y MecatrnicaLnea de Investigacin, Innovacin y Desarrollo TecnolgicoXXIV MUESTRA DE MQUINAS Y PROTOTIPOSHOVERCRAFT RC Estudiantes: JEISON JAVIER VIRGUEZ CASTAEDAWILMER PEREZ SILVADirectores:Ing. Nelson Arzola Ing. Edwin Crdenas Bogot D.C., junio de 2009

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIN El mercado de juguetes colombiano ha tenido muy pocos avances en los ultimos aos con respecto a la comercializacin 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 comparacin 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. 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 aos atrs .Los nios al ver siempre las mismas funciones y especificaciones,pierden el inters en este tipo de juguetes.El mercado de juguetes est 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 nicamente a losaficionados de modelismo. 4. Existe un juguete que logre atraer la atencindel pblico infantil , con funciones ycaractersticasnovedosas que satisfagan acabalidad las necesidades del cliente , creandonuevas perspectivas respecto al inters enjuguetes a control remoto y su comercializacinen el mercado de juguetes de Colombia? . 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 informacin sobrebenchmarking , se establecen los valores para los objetivosideales y marginalmente aceptables , finalmente se realiza la casa de la calidad. 6. Luego de haber realizado una exhaustivarecopilacion de datos mediante encuestas y entrevistas se obtuvieron las siguientesnecesidades del cliente 7. Necesidades del Cliente El Hovercraft funciona normalmente en diversas superficies EL juguete tiene un diseo atractivo El juguete Hovercraft es seguro La carcasa del juguete es resistente El juguete consume poca energa EL juguete tiene larga vida de duracin El Hovercraft posee funciones distintas a las comnmente 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 relacin 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 fcil de operar El juguete Hovercraft tiene la capacidad de transportar diferentes objetos livianos 8. LISTA DE MEDIDAS 9. ANLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING) I 10. ANLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING) II5.0 El hovercrfat funciona en diversas superficies.5.0 EL juguete tiene un diseo atractivo.5.0 El juguete hovercraft es seguro.5.0 La carcasa del juguete es resistente.4.0 El juguete consume poca energa.4.0 EL juguete tiene larga vida de duracin. El hovercraft posee funciones distintas a las comunmente4.0 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 transportar2.0 diferentes objetos livianos. 11. Objetivos ideales y magirnalmente aceptables I 12. Objetivos ideales y magirnalmente aceptables II 13. Finalmente se obtienen los siguientesrequerimientos con su respectivo valoringenieril 14. ESPECIFICACIONES DE INGENIERA (QFD) 15. FUNCIONES:DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIN FUNCIONAL 16. Para la generacin de conceptos se siguieron los lineamientos de diferentes tcnicas de creatividad como la lluvia de ideas y la tcnica de combinacin , estos fueron los resultados : 17. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DESOLUCIN GENERADAS Batera recargable Electroqumica Baterazinc - carbnTorsonResortesMecnico Compreson Almacenar Volantes energaCondensadores Elctrico Celda solarCargador DC Combustibles petroquimicos NitronGasolina 18. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIN GENERADAS Implementar microcontroladorAdaptar control dejuguete alambricoComunicacin USBComunicacinAlambrico paralelaComunicacin serialCircuito analogicodigital seal de control Celular Radio frecuencia Bluetooh Infrarrojo MicrocontroladorInalambrico Adaptar radio control de jugueteRadio control DTMF Circuito encoderRC 19. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCINGENERADASconductoahuecado recto Vortice toroidal Labio exteriorGenerar colchn Fuellede aire Pistn Configuracion estandarConducto ahuecado curvo 20. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCINGENERADAS Helice Turborreactor Chorro de airecomprimido Propulsinmultiple Sistema TurboventiladorpropulsinhorizontalTurbopropulsor RamjetMicroturbina Propulsin a chorro Alas propulsoras 21. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCINGENERADAS ColbonSoldaduraSilicona liquidaBoxer Tornillos uniones Remaches Tuercas Contac UnionesCintaadhesivas Ensamblar y desensamblarPoner y quitarpiezas carcasaPoner y quitar accesorios Ensamble mecnicoEnsamble pokayokeEnsamble edo 22. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCINGENERADASAleronesMotor que gire elsistema propulsorSincronizacin desistema impulsor Sistema deVentiladorRotaratravesadodireccinInyeccin de aire lateral mas persianas mobilesInyeccin de aire lateralPersianas moviles 23. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIN GENERADAS CatapultaSolenoide Expulsar unjuguete pequeoPiston neumticoResorte Circuito electronicoProducir sonidos ymelodiasCircuito MP3Motobomba Convertir energa y seales de Lanzar un chorro decentrfuga aguacontrol en funciones especialesde entretenimientoJeringaPalancaSaltar como el carrode meteoro Resorte en la parte de abajoResorte Chorro de aire Lanzar un misil o cuerda ElastmeroRodillos a altavelocidadEmboloPolvora 24. GENERACIN DE CONCEPTOS:VALORACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIN GENERADASTurbina electrica Motor decombustible Nitron Microservomotores en la direccinMotor DC Turbiana a gasConvertir energa Blowers almacenada en energa mecnicaVentilador de hlice Un soplador de hojas Ventilador de aspas y hlice Micro compresor de tornilloBomba de aire Aspiradora 25. Luego de haber clasificado los conceptos encategoras se hicieron diversas tablasdonde se combinaron , para generarconceptos generales de la maquina ,luego se evalu cada uno con respecto alos requerimientos 26. PRESENTACIN DE LA ALTERNATIVA DE DISEO DOMINANTE Y JUSTIFICACIN 27. Alternativa DominanteConcepto 2 Batera recargable , ventilador , hlice , propulsin mltiple Ventilador hlice , configuracin estndar , un faldn Servomotor , persianas mviles Mando juguete existente , emisor y receptor rc juguete existente Bomba de agua ,lanzar chorro de agua, Chasis , ensamble mecnico , accesorios ensamble mecnico 28. PRESENTACIN DE LA ALTERNATIVA DE DISEO DOMINANTE YJUSTIFICACINTodos los componentes de la maquina se alimentaran de energaelctrica , generada por bateras elctricas recargables ,se usaracomo propulsin varios ventiladores y para la sustentacin unventilador con un faldn de configuracin estndar (bag skirt),elaerodeslizador podr maniobrar con un sistema de direccinconstituido principalmente por , un servomotor y persianas mviles ,el circuito elctrico rc utilizado ser el de un juguete existente , quetenga un alcance aceptable y como funcin especial se tiene lanzarun chorro de agua por medio de una bomba elctrica de agua , losaccesorios (carcasa) se unen al chasis por medio de ensamblemecnicos (tornillos) 29. GENERACIN Y EVALUACIN DEL PRODUCTOSELECCIN DE MATERIALESLa mayora de piezas del prototipo sern hechas en acrlico, para el chasis , aletas de direccin , se utiliza acrlico de 3milmetros y para la carcasa de 2 milmetros..Este material se escogi por su disponibilidad , precioeconmico , buenas propiedades mecnicas , bajo peso ,cumple con las normas de seguridad, y pude ser manejadofcilmente en los mtodos de fabricacion seleccionados(termoformado ). 30. GENERACIN Y EVALUACIN DEL PRODUCTO En la fabricacin del faldn se maneja una tela sintticaque comercialmente se conoce como Lindaflex , seescogi este materia por ser elstico , impermeable ,econmico . Para la unin de algunos componentes se usan algunospegantes especiales para el acrlico y el lindaflex, ymasilla epoxica para pegar otros componentes como elmotor de sustentacin y el chasis . 31. GENERACIN Y EVALUACIN DELPRODUCTO Seleccin de componentes estandarizados Tornillera Servomotor 32. GENERACIN Y EVALUACIN DEL PRODUCTO Mejora de detallesAlgunos detalles del proceso de fabricacin e interfaces sefueron refinando a medida que presentabaninconvenientes los que se haban planteado conanterioridad , algunos detalles de diseo como laconfiguracin del faldn , se refinaron por medio de laexperimentacin . 33. GENERACIN Y EVALUACIN DEL PRODUCTOAplicacin de herramientas de ingeniera Para el maquinado de las piezas se usaronprincipalmente herramientas para trabajar plstico ,como segueta , cortadores de circunferencias , taladro ,lima , etc. Por su geometra especial , la carcasa presentodificultades en su fabricacin , en primer lugar seconstruyo un molde con madera , viruta y colbon, estofue ante todo un proceso manual , luego el acrlico setrabajo en una maquina termo formadora teniendo comobase el molde que se haba fabricado . 34. DESCRIPCIN DE LA MQUINALas fotografias quedan pendientes 35. DESCRIPCION DE LA MAQUINAFuncionamiento I La sustentacin del equipo se basa en una tcnica denominada cojn ocolchn de aire , que reduce sustancialmente la friccin con la superficie,lanzando contra esta un chorro constante de aire a presin. El aire semantiene a suficiente presin mediante un faldn flexible y se eyecta pormedio de un motor elctrico caracterizado por su alta velocidad de giro El prototipo es controlado por medio de seales de radiofrecuencia ,provenientes de un emisor externo que las emite a una frecuencia de 27MHz .Este sistema provee tres canales de transmisin (direccin ,propulsin, activacin bomba de agua) , el circuito receptor al recibir unaseal, emite un 1 lgico dependiendo del canal que se este usando , estasseales son recibidas por un microcontrolador que las redirige a losdiferentes sistemas del prototipo segn sea el caso . 36. DESCRIPCION DE LA MAQUINAFuncionamiento II El control del sistema propulsor se basa nicamente en laactivacin o no de los motores , teniendo en cuenta que esnecesario implementar una etapa de potencia . El control del sistema de direccin se hace directamente sobre elservomotor por medio de modulacin por anchura de pulso, PWM(Pulse Width Modulation).El microcontrolador genera una ondacuadrada en la que se vara el tiempo que el pulso est a nivel alto,manteniendo el mismo perodo con el objetivo de modificar laposicin del servo segn desee el usuario. La bomba de agua nicamente se activara o desactivara cuando elusuario lo indique .El agua se toma de un tanque que se encuentraen la parte interna del juguete , de modo que el tanque debe serllenado cada vez que se quiera utilizar el juguete . 37. DESCRIPCION DE LA MAQUINASeguridadDe acuerdo con la resolucin 003388 de 2008 se tuvieron en cuentamuchos requisitos que se evidencian en la maquina en aspectoscomo : Las partes tienen un tamao que no permite que puedan sertragadas por nios . Las partes moviles del juguete , como los motores , estn cerradosen mallas que evitan el contacto con las aspas en movimiento . Las partes desmontables del juguete como la carcasa , tienen laresistencia mecnica y la estabilidad suficiente para soportar lastensiones debidas al uso, sin roturas o deformaciones que puedancausar heridas. 38. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEO Este prototipo tiene como principal objetivo el entretenimiento , siendo accesible para la mayora de las personas debido a su bajo costo con respecto a otros juguetes similares . 39. ANLISIS ECONMICOCOSTOS ASOCIADOS CON EL PROCESO DEDISEODurante la etapa de diseo los costos econmicos serelacionaron principalmente con pasajes , internet, impresin 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 econmico . 40. ANALISIS ECONOMICOCOSTOS DE MATERIALESLa compra de los materiales suman $ 200000 aproximadamente Bateras : $ 36000 Componentes electrnicos : $ 18000 Servomotor : $36000 Motores : $ 20000 Circuito RC : 45000 Otros : 45000 41. ANALISIS ECONOMICO Costos de fabricacinLos costos defabricacin suman $ 90000 aproximadamente . Herramientas : $ 40 000 Termoformado : $ 20 000 Otros : $ 30 000 42. ANALISIS ECONOMICOCostos de EnsambleEstos costos se relacionaron con el tiempo invertido en el ensamble de todos los componentes y el desarrollo del manual de operacin y la versin final de los planos mecnicos y elctricos.DESPERDICIOS (EXPERIENCIAS Y RECOMENDACIONES)En este caso se desperdicio mucho lindaflex , ya que el proceso deconstruccin del faldn fue desarrollado por medio de ensayo y error .Cabedestacar que debido a que no tenamos a disposicin otra forma deconstruir el faldn , se intento minimizar el gasto del material realizandoensayos a escalas menores que el prototipo real . 43. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESQuedan pendientes hasta que se finalice toda laconstruccion de la maquina y se pruebe su rendimiento 44. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS YHERRAMIENTAS DE INGENIERA EMPLEADASL. YUN, A. BLIAU. Theory and design of air cushion craft .Editorial Arnold , 2000 .FITZGERALD Christopher , Wilson Robert .Hovercraft Light design. Notas personalesUlrich Karl, Eppinger Steven. DISEOY DESARROLLO DEPRODUCTOS, ENFOQUE MULTIDISCIPLINARIO, Mc Graw Hill Interamericana, 2004.Ullman David , THE MECANICAL DESING PROCESS, McGraw HillInteramericana, 1992.RESOLUCIN 003388 DE 2008http://www.rc-hovercrafts.com 45. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS YHERRAMIENTAS DE INGENIERA EMPLEADAS Solid Edge 20 Microsoft word,excel, power point 2007 Metroworks Codewarrior Statgraphycs Proteus TexnicCenter 46. MUCHAS GRACIASJEISON JAVIER VIRGUEZ CASTAEDA JJVIRGUEZC@UNAL.EDU.COWILMER PEREZ SILVA-WPEREZS@UNAL.EDU.CO