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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA.

UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN.

INGENIERÍA EN AERONÁUTICA.

DISEÑO MECÁNICO Y ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN HERRAMENTAL PARA MONTAR Y DESMONTAR LAS CUBIERTAS DE LOS MOTORES DE LOS

AVIONES AIRBUS A-319, A-320 Y A-321.

ALUMNOS:

GALVÁN HIGUERA LUÍS ARMANDO. GONZÁLEZ CRUZ ALFREDO.

ROSAS RODRÍGUEZ MAURICIO.

ASESOR:

M. EN C. ARMANDO OROPEZA OSORNIO

MARZO 2012

Diseño mecánico y análisis estructural de un herramental para montar y desmontar las cubiertas de los motores de los aviones Airbus A-319, A-320 y A-321.

2

ÍNDICE

RELACIÓN DE TABLAS Y FIGURAS. _____________________________________________ I

RESUMEN. ______________________________________________________________ III

OBJETIVO GENERAL. ______________________________________________________ IV

OBJETIVOS PARTICUARES. __________________________________________________ IV

ALCANCE. _______________________________________________________________ IV

METODOLOGÍA. __________________________________________________________ IV

INTRODUCCIÓN. __________________________________________________________ V

CAPÍTULO 1. _____________________________________________________________ 1

METODOLOGÍA QFD. ___________________________________________________________ 2

1.1.- Identificación del cliente. __________________________________________________________ 2

1.2.- Determinación de los requerimientos y expectativas del cliente. ___________________________ 2

1.3.- Determinación de la importancia de los requerimientos del cliente. ________________________ 3

1.4. Estudio comparativo con productos de la competencia. __________________________________ 5

1.5.- Traducción de los requerimientos del cliente en términos mensurables de ingeniería. __________ 5

1.6. Establecimiento de las metas de diseño. ______________________________________________ 6

CAPÍTULO 2. _____________________________________________________________ 7

DISEÑO CONCEPTUAL. __________________________________________________________ 8

2.1.- Clarificación de los requerimientos del cliente. _________________________________________ 8

2.2.-Definición del modelo funcional. _____________________________________________________ 8

2.3.- Generación de conceptos. ________________________________________________________ 10

2.4. Evaluación de conceptos. ________________________________________________________ 10

2.5.- Llista de resultados de la evaluación de conceptos por medio de las técnicas de Ullman. _____ 12

CAPÍTULO 3. ____________________________________________________________ 13

MODELADO GEOMÉTRICO. _____________________________________________________ 14

CAPÍTULO 4. ____________________________________________________________ 15

ANÁLISIS MATEMÁTICO. _______________________________________________________ 16

4.1.- Análisis de equilibrio de un arreglo estructural idealizado del herramiental. ________________ 16

CAPÍTULO 5 _____________________________________________________________ 25

SIMULACIÓN ________________________________________________________________ 26

5.1.- Análisis estructural del herramental mediante el software ANSYS. ________________________ 26

5.1.1.-¿Qué es ANSYS? ______________________________________________________________________ 26

5.1.2.-Resultado del análisis de deformación total y direccional. _____________________________________ 28

5.1.3.-Resultado del análisis de Von-misses (equivalent Stress). _____________________________________ 30

5.1.4.-Resultados del factor de seguridad. _______________________________________________________ 32


3

CAPÍTULO 6 _____________________________________________________________ 34

ANÁLISIS DE COSTOS __________________________________________________________ 35

6.1.- ¿Qué es un costo?. ______________________________________________________________ 35

6.2.-Análisis de proveedores. __________________________________________________________ 35

6.3.-Propiedades de los materiales seleccionados. _________________________________________ 38

6.4.-Tabla de precios. ________________________________________________________________ 43

6.5.-Resultados. _____________________________________________________________________ 45

CONCLUSIÓN ___________________________________________________________ 46

BIBLIOGRAFÍA ___________________________________________________________ 47

APÉNDICES _____________________________________________________________ 48

APÉNDICE 1: DIBUJOS DE DETALLE _______________________________________________ 49

RELACIÓN DE TABLAS Y FIGURAS

RELACIÓN DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1.3.1 Ponderación de los requerimientos de deseables del cliente 4

Tabla 1.3.2 Resultados de la ponderación de los requerimientos del cliente. 4

Tabla 1.5.1 Requerimiento del cliente

5

Tabla 1.6.1 Metas de diseño.

6

Tabla 2.4.1 Brain-storming.

11

Tabla 2.5.1 Requerimientos de diseño.

12

Tabla 6.3.1 Tubular de sección cuadrada

38

Tabla 6.3.2 Propiedades mecánicas (tubular)

39

Tabla 6.3.3 Requerimientos químicos (tubular)

39

Tabla 6.3.4 Placas

40

Tabla 6.3.5 Características mecánicas (placas).

40

Tabla 6.3.6 Pesos y medidas (placas).

40

Tabla 6.3.7 Composición química típica (placas)

41

Tabla 6.3.8 Pesos y medidas (Solera)

41

Tabla 6.3.9 Características mecánicas (tubular).

41

Tabla 6.3.10 Tolerancias (tubular)

41

Tabla 6.3.11 Composición química Típica (tubular)

41

Tabla 6.3.12 Especificaciones generales

42

Tabla 6.3.13 Especificaciones generales pletinas.

43

Tabla 6.4.1 Análisis de costos 1

43

Tabla 6.4.2 Análisis de costos 2

44

RELACIÓN DE FIGURAS Fig. 2.2.1 Diagrama funcional del mayor nivel para el equipo herramental. 8

Fig. 2.2.2 Descomposición del diagrama funcional de mayor nivel. 9

Fig. 2.2.3 Descomposición de la función “Quitar la cubierta del motor”. 9

Figura 3.1 Isométrico de la herramienta diseñada.

14

Fig. 4.1.1 Arreglo estructural

16

Fig. 4.1.2 Designación de letras para cada elemento

16

Fig 4.1.3 Sección A

17

Fig. 4.1.3.1 Distribución de fuerzas y momentos en la sección “A” de la estructura 18

Fig. 4.1.4 Sección B

18

Fig. 4.1.4.1 Distribución de fuerzas y momentos en la sección “B” de la estructura 19

Fig. 4.1.5 Sección C

20

Fig. 4.1.5.1 Distribución de fuerzas y momentos en la sección “C” de la estructura 20

Fig. 4.1.6 Reacción y momentum aplicados en la articulación

21

Fig. 4.1.7 Reacción generada por el momentum

21

Fig. 4.1.8 Descomposición de la fuerza resultante

22


II

Fig. 4.1.9 Cargas aplicadas en elemento j

22

Fig. 4.1.10 Reacciones en el elemento k.

23

Fig. 4.1.11 Reacciones en el elemento l

23

Fig. 4.1.12 Reacciones en el elemento m

23

Fig. 4.1.13 Distribución de fuerzas de la sección “D” de la estructura 24

Fig. 5.1.1.1 Vista del Isométrico

26

Fig. 5.1.1.2 Vista lateral

27

Fig. 5.1.1.3 Orientación de las cargas aplicadas en la estructura y la reacción generada por el gato hidráulico 27

Fig. 5.1.2.1 Herramental, Deformación total 55.832 mm causada por las cargas aplicadas 28

Fig. 5.1.2.2 Vista lateral, deformación total 55.832 mm causada por las cargas aplicadas 28

Fig. 5.1.2.3 Deformación direccional en “y”, 46.399 mm

29

Fig. 5.1.2.4 Deformación direccional en “z”, 0.69236 mm

29

Fig. 5.1.3.1 Esfuerzo máximo en un soporte y brazo del herramental: 284.55 MPa 30



Fig. 5.1.3.4 Máximo Esfuerzo Principal: 208.53 MPa

31

Fig. 5.1.3.5 Máximo esfuerzo principal, 208.53 MPa

32

Fig. 5.1.4.1 Factor de seguridad: 15 máx. y 0.292 min

32

Fig. 5.1.4.2 Factor de seguridad: 15 máx. y 0.292 min

33


III

RESUMEN Para el desarrollo del diseño del herramental se realizará un estudio de los diseños ya existentes, así como el cálculo de fuerzas que actuarán en la herramienta, de igual manera es necesario hacer un estudio de cómo se transmitirán las fuerzas a lo largo de la herramienta, ya que realizando este estudio se podrá llevar a cabo la selección de los materiales adecuados para su posible construcción, logrando así obtener el mejor diseño estructural. La importancia de utilizar herramientas CAD para el diseño del sistema, provee de una gran ventaja, ya que esta herramienta brinda la oportunidad de conocer de manera virtual las dimensiones, la posición, así como la opción de poder obtener el diseño óptimo de cada componente y poder evaluar si la herramienta se acopla a las cubiertas de los motores de los aviones Airbus A-319, A-320 y A-321. De esta manera se podrá hacer más eficiente la fabricación de los componentes y el ensamble de la herramienta. El emplear un análisis de esfuerzos, permitirá conseguir la mejor configuración de la herramienta de acuerdo a los parámetros que ésta deberá contener, para así obtener un óptimo funcionamiento de la misma. El desarrollo de este trabajo está dividido en 5 capítulos los cuales están enfocados en lograr el mejor diseño de los componentes y mecanismos para una herramienta de apoyo para el sector de mantenimiento aeronáutico, buscando diseños simples que cumplan con su función y así poder facilitar la fabricación y ensamblaje, además de buscar un proceso de bajo costo. En los próximos capítulos se explicará el análisis de QFD, el cual comparará las herramientas ya existentes y con ello escoger los puntos que se cubrirán por completo y cuáles pasarán a segundo término y con ello realizar un mejor diseño de la herramienta. Se realizará el diseño conceptual, buscando el cómo podría realizarse la herramienta, partes, mecanismos y con ello escoger lo que será de mayor utilidad. Se realizará el modelado de las partes de la herramienta en software de diseño CAD y el análisis estructural con software de análisis CAE.


IV

OBJETIVO GENERAL Diseñar y analizar estructuralmente una herramienta para montar y desmontar la cubierta izquierda o derecha de los motores de los aviones Airbus A-319, A-320 y A-321 mediante el software CATIA para el modelado geométrico y el software ANSYS para el análisis estructural.

OBJETIVOS PARTICULARES

Establecer los puntos de sujeción de la herramienta, deberá ser un sistema el cual pueda sujetar cualquiera de las cubiertas del motor, derecha e izquierda, para poder removerlas o instalarlas.

Realizar un bosquejo de cómo se realizará la herramienta, puntos de apoyo, partes móviles, ruedas, puntos para mover la herramienta.

Analizar herramientas ya existentes las cuales serán de apoyo para realizar un mejor diseño.

Determinar cuál será la herramienta de diseño CAD para poder modelar la herramienta que se realizará.

Establecer las fuerzas bajo las cuales estará sometida la herramienta, y realizar un análisis estructural, empleando para ello una herramienta CAE.

ALCANCE Lo que se pretende con el desarrollo de dicho proyecto, es poder disminuir los tiempos y número de herramientas y personal que los mecánicos utilizan para poder remover o instalar las cubiertas izquierda y/o derecha de los motores de la aeronave, para lo cual se identificará cierto tipo de equipo herramental ya existente. Para el desarrollo de dicha propuesta, se trabajará en el diseño mecánico y análisis estructural de un equipo herramental, que permita solucionar dicho problema, el cual consiste en optimizar el proceso de OVERHAUL de la aeronave. Logrando con ello la posibilidad de fabricar dicho equipo herramental en un no muy lejano futuro, lo cual quizás permitiría tener equipo herramental nacional y a su vez también permita desplazar de alguna manera u otro cierto equipo herramental que se realiza en el extranjero.

METODOLOGÍA

-Investigación de equipo herramental existente -Análisis QFD -Diseño conceptual -Modelado en herramientas CAD -Técnicas Teóricas para el análisis de esfuerzos y deformaciones en mecanismos -Análisis estructural con herramientas CAE


V

INTRODUCCIÓN Debido al grado de complejidad y tiempo que se emplea para poder desmontar e instalar las cubiertas del motor con diferentes herramientas y varias personas, surge la importancia de diseñar una herramienta que simplifique todo este proceso durante el OVERHAUL de la aeronave. Si existiera una herramienta la cual minimizara el esfuerzo, que en lugar de 5 personas para desmontar una pieza ahora sólo serían 1 o 2, y que en lugar de 5 herramientas sólo se necesitaran 1, ese es el propósito del proyecto. Cabe mencionar que el diseño de dicha pieza contribuiría significativamente en gran parte a los talleres de mantenimiento de ciertas aerolíneas, y también será de gran apoyo para el país, ya que en la actualidad el campo de diseño herramental se encuentra en estancamiento, lo cual provoca que la mayoría de los talleres aéreos adquieran equipo herramental en otros países, permitiendo así la fuga de miles de millones de dólares del país hacia el extranjero, y es por ello que se decidió atacar dicho sector. Por último, cabe señalar que el desarrollo de este proyecto implica la aplicación teórica, practica y trabajo en equipo, aunado a que puede servir de motivación a quien desee involucrarse en este tipo de proyectos que son un parámetro muy cercano a lo que gran parte de las industrias tienen que hacer para el desarrollo de un producto nuevo, además de que se puede considerar como una plataforma para iniciar una empresa dedicada al diseño y fabricación de este tipo de equipos herramentales.

CAPÍTULO 1 METODOLOGÍA QFD


2

CAPÍTULO 1

METODOLOGÍA QFD

El despliegue de funciones de calidad tiene como objetivo general integrar los requerimientos y

expectativas de los clientes al proceso de diseño. En esta etapa los requerimientos del cliente se

traducen en términos mensurables de ingeniería, aquí también se definen las características que

deberá tener el producto, expresadas como una serie de metas de diseño.

Como se ha mencionado antes, lo primero en que se debe pensar al iniciar un diseño, en este

caso una herramienta, es el “objetivo de diseño”, es decir, la función que la herramienta va a

desempeñar. Para esto se debe de tener un claro entendimiento del problema. La comprensión

del problema incluye los siguientes pasos.

1.1.- Identificación del cliente

El desarrollo de este proyecto va dirigido a las empresas del sector aeronáutico, en especial a

las aerolíneas que dan mantenimiento a sus propias aeronaves, así como a ciertos talleres

aeronáuticos que brindan sus servicios a algunas compañías aéreas.

1.2.- Determinación de los requerimientos y expectativas del cliente

Los requerimientos y expectativas del cliente son:

a) Económicos:

Precio objetivo de venta.

Costo unitario de fabricación.

Gasto de inversión.

b) Funcionales:

Medio ambiente de funcionamiento: Temperatura. Corrosión. Humedad.

Desempeño de funcionalidad. Cargas normales. Cargas pico. Periodos de servicios/reposo.

Rendimiento.

Durabilidad.

Términos de plazos de garantía.


3

c) Apariencia:

Tamaño

Forma

Color

Materiales

d) Manufacturabilidad:

Disponibilidad de medios de producción.

Disponibilidad de mano de obra calificada.

Disponibilidad de materia prima y componentes.

e) Conservación:

Facilidad de reparación.

Disponibilidad de refacciones.

Periodos de mantenimiento. 1.3.- Determinación de la importancia de los requerimientos del cliente En cuanto a los requerimientos del cliente, estos se han dividido en: requerimientos Obligatorios y requerimientos deseables.

a) Los requerimientos obligatorios:

Gato hidráulico de acero, con válvula limitadora de presión contra sobrecarga.

Modelos A, AX con 1 émbolo, 1 husillo.

Modelos AT, ATDX con émbolo doble.

Propiedades del material en base a normas.

Optimo ajuste de agarre en la cubierta del motor.

b) Los requerimientos deseables:

Son los requerimientos que no influyen en la seguridad de los sistemas del dispositivo, pero sí

en los costos y en el diseño de los mismos, agregándole “valor” al diseño. Estos se han identificado

como:

• Que sea fiable.

• Que sea resistente.

• Que sea ligero.

• Que tenga un diseño simple.

• Que sea de fácil o nulo mantenimiento.

• Que sea compacta.

• Que sea de bajo costo.

• Que sea eficiente.

• Que sea rápido.


4

Para la determinación de la importancia se procedió con el método de eliminación por pares, en

este método, la columna de la izquierda se compara contra la fila superior, es decir, si un punto de

la columna izquierda tiene mayor importancia que un punto de la fila superior, entonces, en el

cuadro donde se interceptan se pone un signo “+”, en caso contrario un “-”, por último, el que

mayor número de signos “+” acumule será el de mayor importancia.

Tabla 1.3.1 Ponderación de los requerimientos de deseables del cliente.

A B C D E F G H I ∑(+) % Ponderación

A 0 - + + - + - + - 4 12.5 8

B + 0 + - + + - - + 4 12.5 8

C - - 0 + - - - - + 2 6.25 6

D - - + 0 - + + - - 3 9.375 7

E + - + - 0 + + - + 5 15.625 9

F + + - - - 0 + - - 3 9.375 7

G - - + - - + 0 - - 2 6.25 6

H + - + + - + + 0 + 6 18.75 10

I - - + - - + + - 0 3 9.375 7

∑ 32 100

A.- Que sea fiable. B.- Que sea resistente. C.-Que sea ligero. D.- Que tenga un diseño simple. E.- Que sea de fácil o nulo mantenimiento. F.- Que sea compacta. G.- Que sea de bajo costo. H.- Que sea eficiente. I.- Que sea rápido.

Tabla 1.3.2 Resultados de la ponderación de los requerimientos del cliente.

Ponderación Requerimientos

10 H Que sea eficiente.

9 E Que sea de fácil o nulo mantenimiento.

8 A Que sea fiable.

8 B Que sea resistente.

7 D Que tenga un diseño simple.

7 F Que sea compacta.

7 I Que sea rápido

6 C Que sea ligero.

6 G Que sea de bajo costo.


5

Los números denotan el grado de importancia, desde 6 para el de menor importancia, hasta

10, para el de mayor importancia. El diseño se basará en los resultados obtenidos, poniendo

mayor énfasis en los puntos de fácil o nulo mantenimiento, y procesos de manufactura

convencionales, dejando en segundo plano a los no menos importantes requerimientos restantes.

1.4. Estudio comparativo con productos de la competencia:

Actualmente en México no hay empresas dedicadas a la fabricación de equipo herramental

aeronáutico, por lo cual no hay competencia en dicho rubro.

1.5.- Traducción de los requerimientos del cliente en términos mensurables de ingeniería:

La tabla siguiente es el resultado de la traducción de los requerimientos deseables por medio

de diagramas de bloque. Los requerimientos obligatorios no se tradujeron, ya que estos son muy

específicos. El diagrama de bloques no es más que la descomposición del requerimiento, en

términos que sean mensurables en ingeniería.

Tabla 1.5.1 Requerimiento del cliente.

Requerimiento del cliente

Traducción Unidad de Medida

Alto m

Ancho m

Largo m

Que sea resistente Tiempo de exposición al medio ambiente

Tiempo

Diseño por resistencia Factor de Seguridad

Diámetro de llantas m

No. De piezas de ensambles Cantidad

Ligero materiales ligeros Kg

ancho mínimo m

Mantenimiento fácil y económico

Costo accesible de Refacciones

$

Uso de refacciones Estándar


6

1.6. Establecimiento de las metas de diseño:

Aquí cada meta de diseño debe expresar una característica mensurable que debe tener el

producto.

Tabla 1.6.1 Metas de diseño.

META

Dimensiones gato hidráulico Altura 400 mm, ancho 126x93, peso 4.1 kg

Costo del gato ATDX 3-185 $ 4125.34 , A 2-170 $ 1551.73

Presión , fuerza o potencia ATDX 3-185 25 KN , A 2-170 20 KN

Tamaño de llantas 152.4 mm

Tipo de tornillería Estándar

Diseñar elementos por resistencia Usar un factor de seguridad mayor o igual a 1. Éste es un factor recomendado. Ya que carga y transporta peso

Usar materiales ligeros Tubulares y soleras

Costo accesible de refacciones Menor al 10 % del costo total del gato

Uso refacciones estándar Que existan en el país

Resistencia a la corrosión De acuerdo a material y ambiente

Resistencia de sujeción 150 kg

Aguante de peso Máximo peso de aguante 3 toneladas


7

CAPÍTULO 2 DISEÑO CONCEPTUAL


8

CAPÍTULO 2

DISEÑO CONCEPTUAL

2.1.- Clarificación de los requerimientos del cliente

Desensamblar y después ensamblar la cubierta del motor para darle mantenimiento al motor.

2.2.-Definición del modelo funcional

La función, es una actividad que realiza o es capaz de realizar el elemento o el conjunto. Por lo

tanto, la función lleva implícita una acción; es decir, alguna transformación que se puede describir

en términos de flujos lógicos de materia, de energía, de información o de una combinación entre

ellas. El diagrama funcional sirve para tener un conocimiento amplio de los sistemas que

componen un conjunto y sus funciones, también permite conocer las interacciones entre ellos.

Las siguientes funciones muestran las diferentes funciones del equipo herramental. En este

caso sólo se muestra la descomposición de la función “Quitar la cubierta del motor”, que es en

donde el dispositivo propio de la herramienta tiene su origen (Segundo nivel de descomposición).

Fig. 2.2.1 Diagrama funcional del mayor nivel para el equipo herramental.


9

1 er Nivel

Fig. 2.2.2 Descomposición del diagrama funcional de mayor nivel.

2 do Nivel

Fig. 2.2.3 Descomposición de la función “Quitar la cubierta del motor”.


10

2.3.- Generación de conceptos

Debido a que existen varias estrategias para la generación de conceptos e ideas, se decidió

hacer uso de la tormenta de ideas (Brain-Storming) por su facilidad y eficacia. Con este método se

pretende generar la mayor cantidad de ideas para la solución del problema (Como llevar acabo la

función), para después, por medio de las técnicas de evaluación de Ullman y una matriz de

decisión, obtener un concepto general del diseño propuesto.

a) Tormenta de ideas (Brain-Storming).

El problema al que se le aplicará esta metodología, es la función del segundo nivel, ya que en

este caso es la última descomposición posible del problema, es decir, no existe una etapa de

análisis más abajo.

b) Lista de conceptos generados en la tormenta de ideas.

Como sujetar la cubierta del motor.

Con cuerdas.

Con chupones especiales.

Con ganchos.

Con una base que la abrase.

Con un brazo que tenga 3 puntos de apoyo o de sujeción.

Abrazaderas.

Con ayuda de personas.

Dispositivo auxiliar.

2.4.- Evaluación de conceptos

Evaluación de conceptos utilizando las técnicas de Ullman.

Las técnicas de Ullman consisten en pasar a los conceptos generados a través de filtros, y

eliminarlos de acuerdo a los siguientes criterios:

o Factibilidad.

o Disposición tecnológica.

o Filtros pasa no pasa.

o Matriz de decisión.

Para facilitar la evaluación se construyó la siguiente tabla, apareciendo del lado izquierdo los

conceptos a evaluar y en el lado derecho aparecen columnas con las tres primeras técnicas de

evaluación.


11

Tabla 2.4.1 Brain-storming.

o - significa que cumple con la evaluación. x - significa que no cumple con la evaluación.

La metodología seguida fue:

o Se evalúa un concepto de acuerdo a su factibilidad en:

No es factible.

Tal vez es factible.

Es muy factible.

o Una vez hecho esto, los requerimientos que superaron la etapa anterior se evaluaron en

cuanto a su factibilidad tecnológica:

La tecnología está desarrollada.

La tecnología está disponible.

La tecnología está al alcance.

o Después se evaluarán considerando el cumplimiento de los requerimientos del cliente:

Pasa.

No pasa.

FACTIBILIDAD DISPONIBILIDAD REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

Idea o concepto a evaluar(BRAINSTORMING)

NO

ES

FAC

TIB

LE

TAL

VES

ES

FAC

TIB

LE

ES M

UY

FAC

TIB

LE

TEC

NO

LOG

ÍA E

STA

D

ESA

RR

OLL

AD

A O

M

AD

UR

A

TEC

NO

LOG

ÍA E

STA

D

ISP

ON

IBLE

ECN

OLO

GÍA

EST

A A

L

ALC

AN

CE

SI C

UM

PLE

CO

N L

OS

R

EQU

ERIM

IEN

TOS

DEL

CLI

ENTE

NO

CU

MP

LE C

ON

LO

S

REQ

UER

IMIE

NTO

S D

EL C

LIEN

TE

COMO SUJETAR LA CUBIERTA DEL MOTOR

Con cuerdas X

Con chupones especiales 0 0 0 0 0

Con ganchos. 0 0 0 0 0

Con una base que la abrase

0 0 0 0 0

Con un brazo que tenga 3 puntos de apoyo.

0 0 0 0 X

Abrazaderas 0 0 0 0 X

Con ayuda de personas X

Dispositivo auxiliar X 0 0 0 X


12

Por último, los conceptos que aprobaron la evaluación se reunirán en una lista final para poder

obtener o desarrollar posibles conceptos de diseño, y éstos ser evaluados en una matriz de

decisión.

2.5.- Lista de resultados de la evaluación de conceptos por medio de las técnicas de Ullman

Éstos son los resultados de la evaluación, donde sólo aparecen los conceptos o ideas que se

pasarán a la evaluación por matriz de decisión.

Cómo sujetar la cubierta del motor.

Con chupones especiales

Con ganchos.

Con una base que la abrase

Con un brazo que tenga 3 puntos de apoyo o de sujeción.

Abrazaderas

Tabla 2.5.1 Requerimientos de diseño.

REQUERIMIENTOS

Imp

ort

anci

a r

elat

iva

Có

mo

su

jeta

r la

cu

bie

rta

d

el m

oto

r.

Co

n c

hu

po

nes

esp

ecia

les

Co

n g

anch

os

Co

n

un

a b

ase

qu

e la

ab

rase

C

on

un

bra

zo q

ue

ten

ga 3

p

un

tos

de

apo

yo

o

de

suje

ció

n

Ab

raza

der

a

Que sea eficiente. 10 + + - + -

Que sea de fácil o nulo mantenimiento. 9

+ + - + -

Que sea fiable. 8 + - - + -

Que sea resistente. 8 + - - + -

Que tenga un diseño simple. 7 + + - + +

Que sea compacta. 7 + + - - +

Que sea rápido 7 + + - - -

Que sea ligero. 6 + + - + +

Que sea de bajo costo. 6 - + - + -

Total (+) 8 7 0 8 3

Total (-) -1 -2 -9 -2 -6

Diferencia 7 5 -9 6 -3

Peso Total 56 36 -68 40 -28


13

CAPÍTULO 3 MODELADO


14

CAPÍTULO 3

MODELADO

En la imagen siguiente muestra el isométrico de la herramienta creada en el software CATIA V5R20 y posteriormente en el apéndice se mostrarán los dibujos de detalle con sus respectivas medidas.

Fig. 3.1 Isométrico de la herramienta diseñada.


15

CAPÍTULO 4 ANÁLISIS MATEMÁTICO


16

CAPÍTULO 4

ANÁLISIS MATEMÁTICO

4.1.-Análisis de equilibrio de un arreglo estructural idealizado del herramental

La masa de la cubierta que deberá soportar la estructura es de 409 kg, por lo que se

consideró darle un factor de seguridad de 1.5, para lo cual se multiplicará la masa por dicho

factor y después de ello se multiplicará por la gravedad para conocer el peso de dicha cubierta

(Ec. 4.1.1). Después de haber obtenido el peso de la estructura, se usará la ecuación 4.1.2 para

repartirlo equitativamente entre los 3 apoyos que sostendrán la cubierta del motor (Ver fig.

4.1.1).

Fig. 4.1.1 Arreglo estructural

Designación de literales a los elementos que conforman la estructura, para identificar a cada

uno de ellos en el análisis (fig. 4.1.2).

Fig. 4.1.2 Designación de letras para cada elemento.

W=(m.f)g.........Ec. 4.1.1

Wcubierta

= (409 kg x 1.5)(9.81 m/s2)= 6018.45 N

F c/apoyo

= Wcubierta

/3………Ec. 4.1.2

F c/apoyo

= Wcubierta

/3 = 6018.45N/3= 2006.15 N


17

Análisis de equilibrio de la sección “A” de la estructura (fig. 4.1.3), la cual está conformada por

los elementos: a, b y c.

Fig 4.1.3 Sección A.

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento a:

( )

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento b:

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento c:

( )


18

Fig. 4.1.3.1 Distribución de fuerzas y momentos en la sección “A” de la estructura.

Análisis de equilibrio de la sección “B” de la estructura (fig. 4.1.4), la cual está conformada por

los elementos: d, e y f.

Fig. 4.1.4 Sección B.

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento f:

( )


19

Fig. 4.1.4.1 Distribución de fuerzas y momentos en la sección “B” de la estructura.

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento e:

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento d:

( )


20

Análisis de equilibrio de la sección “C” de la estructura (fig. 4.1.5), la cual está conformada por

los elementos: g y h.

Fig. 4.1.5 Sección C.

Fig. 4.1.5.1 Distribución de fuerzas y momentos en la sección “C” de la estructura.

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento g:

𝒈 𝒈

𝒈

( ) 𝒈

𝒈

𝒈

Sumatoria de fuerzas y momentos del elemento h:

( )


21

Después de que se obtuvieron todas las reacciones en cada uno de los elementos de las

anteriores secciones de la estructura, se obtiene la reacción y el momento que se genera en el

punto en el cual se unen ambas secciones (fig. 4.1.6).

Fig. 4.1.6 Reacción y momentum aplicados en la articulación.

Debido a que es una articulación, el punto en el cual se presentan la reacción y el momento, el

momento no afectaría al elemento “j”, pero sin embargo si afectaría al elemento “l”, ya que

debido a que el elemento “i” no se encuentra unido al elemento “l”, el elemento “i” estaría

trasmitiéndole una fuerza al elemento “l”, esto debido al momento, por lo que se tendrá que

obtener la reacción que se ejerce en el punto en el cual chocan ambos elementos (Ver fig.4.1.7).

Fig. 4.1.7 Reacción generada por el momentum.


22

Después de que se obtuvo la reacción que se genera en el elemento “l”, se procede a obtener

sus componentes en “Y” y “Z” (Ver fig. 4.1.8).

Fig. 4.1.8 Descomposición de la fuerza resultante.

Ahora se procederá a obtener las reacciones que se presentan en la última sección de la

estructura, la cual es la sección “D” y está conformada por los elementos: j, k, l y m.

Obtención de las reacciones en el elemento “j” (fig. 4.1.9):

Fig. 4.1.9 Cargas aplicadas en elemento j.

……(Ec. j3)


23

Obtención de las reacciones en el elemento “k” (fig. 4.1.10):

Fig. 4.1.10 Reacciones en el elemento k.

Obtención de las reacciones en el elemento “l” (fig. 4.1.11):

Fig. 4.1.11 Reacciones en el elemento l.

Obtención de las reacciones en el elemento “m” (fig. 4.1.12):

Fig. 4.1.12 Reacciones en el elemento m.

…..(Ec.l2)

…..(Ec. m1)

…..(Ec. m2)


24

Análisis de equilibrio total de la última sección de la estructura (fig. 4.1.13).

Fig. 4.1.13 Distribución de fuerzas de la sección “D” de la estructura.


25

CAPÍTULO 5 SIMULACIÓN.


26

CAPÍTULO 5

SIMULACIÓN

5.1.-Análisis estructural del herramental mediante el software ANSYS

5.1.1.- ¿Qué es ANSYS?

ANSYS está dividido en tres herramientas principales llamados módulos: pre-procesador

(creación de geometría y mallado), procesador y post-procesador. Tanto el pre-procesador como

el post-procesador están previstos de una interfaz gráfica. Este procesador de elemento finito para

la solución de problemas mecánicos incluye: análisis de estructuras dinámicas y estáticas (ambas

para problemas lineales y no-lineales), análisis de transferencia de calor y fluidodinámica, y

también problemas de acústicas y de electromagnetismo. Usualmente el uso de estas

herramientas se utiliza simultáneamente logrando mezclar problemas de estructuras junto a

problemas de transferencia de calor como un todo. Este software es usado también en ingeniería

civil y eléctrica, física y química.

Se propuso una malla de 8mm de tamaño en función a las características del equipo de

cómputo utilizado.

Fig. 5.1.1.1 Vista del Isométrico.


27

Fig. 5.1.1.2 Vista lateral.

Fig. 5.1.1.3 Orientación de las cargas aplicadas en la estructura y la reacción generada por el gato

hidráulico.


28

5.1.2.-Resultado del análisis de deformación total y direccional

Deformación (σ): Se refiere a los cambios en las dimensiones de un miembro estructural

cuando éste se encuentra sometido a cargas externas.

Fig. 5.1.2.1 Herramental, Deformación total 55.832 mm causada por las cargar aplicadas.

Fig. 5.1.2.2 Vista lateral, deformación total 55.832 mm causada por las cargar aplicadas.


29

Fig. 5.1.2.3 Deformación direccional en “y”, 46.399 mm.

Fig. 5.1.2.4 Deformación direccional en “z”, 0.69236 mm.


30

5.1.3.-Resultado del análisis de Von-Mises (equivalent Stress)

La tensión de Von Mises y el criterio de fallo elástico asociado, debe su nombre a Richard Edler

Von Mises (1913) quien propuso que un material dúctil sufría fallo elástico cuando la energía de

distorsión elástica rebasaba cierto valor. Sin embargo, el criterio fue claramente formulado con

anterioridad por Maxwell en 18651 más tarde también Huber (1904), en un artículo en polaco

anticipó hasta cierto punto la teoría de fallo de Von Mises. Por todo esto a veces se llama a la

teoría de fallo elástico basada en la tensión de Von Mises como teoría de Maxwell-Huber-Hencky-

Von Mises y también teoría de fallo J2.

Fig. 5.1.3.1 Esfuerzo máximo en un soporte y brazo del herramental: 284.55 MPa.

En la figura 5.1.3.1 se muestra que el herramental, se encuentran dentro del rango de esfuerzo

permisible de 362 MPa, teniendo un factor de seguridad de 0.5.Este valor es aceptable debido a

que el herramental no estará sujeto a cargas mayores o excesivas.


Máximo

esfuerzo


31


En la figura 5.1.3.3 se muestra que el soporte del herramental, se encuentran dentro del rango

de esfuerzo permisible de 355 MPa, teniendo un factor de seguridad de 0.5.Este valor es aceptable

debido a que el herramental no estará sujeto a cargas mayores o excesivas.

Fig. 5.1.3.4 Máximo Esfuerzo Principal: 208.53 MPa.

Máximo

esfuerzo


32

Fig. 5.1.3.5 Máximo esfuerzo principal, 208.53 MPa.

En la figura 5.1.3.4 y la figura 5.1.3.5 se muestra que el soporte del herramental, se encuentran

dentro del rango de esfuerzo permisible de 355 MPa para el tubular, y para la barra se encuentran

dentro del rango de esfuerzo permisible de 362 MPa teniendo un factor de seguridad de 0.5.Este

valor es aceptable debido a que el herramental no estará sujeto a cargas mayores o excesivas.

5.1.4.-Resultados del factor de seguridad

El coeficiente de seguridad (también conocido como factor de seguridad) es el cociente entre el

valor calculado de la capacidad máxima de un sistema y el valor del requerimiento esperado real a

que se verá sometido. Por este motivo es un número mayor que uno, que indica la capacidad en

exceso que tiene el sistema por sobre sus requerimientos.

Fig. 5.1.4.1 Factor de seguridad: 15 máx. y 0.292 min.


33

Fig. 5.1.4.2 Factor de seguridad: 15 máx. y 0.292 min.

En la figura 5.1.4.1 y la figura 5.1.4.2 se muestra que el soporte del herramental, no se

encuentran dentro del rango de factor de seguridad de 1.5 que se propuso.


34

CAPÍTULO 6 ANÁLISIS DE COSTOS


35

CAPÍTULO 6 ANÁLISIS DE COSTOS Todo negocio, consiste básicamente en satisfacer necesidades y deseos del cliente vendiéndole un producto o un servicio por más dinero de lo que en si cuesta fabricarlo. La ventaja que se obtiene con el precio, se utiliza para cubrir los costos y para obtener una utilidad. 6.1.- ¿Qué es un costo? Para el contenido planteado en la presente tesina un costo es un sacrificio o esfuerzo económico que se genera en la investigación, diseño, análisis y la posible construcción de una herramienta para facilitar la realización del mantenimiento en los motores de los aviones Airbus A -319, A-320 y A-321 para el taller de mantenimiento de la aerolínea “Volaris” que se encuentra en el Aeropuerto de Toluca. Dichos costos es posible dividirlos como variables y fijos, siendo los primeros los que fueron variando mes con mes en la realización de la tesina como es la investigación, papelería, internet, impresiones, comidas transporte y horas hombre; y los fijos lo que se sabe es un solo costo o una sola compra, para la tesina sería la compra de materiales ya que sólo se comprará una vez. 6.2.- Análisis de proveedores.

Aceros (Tubulares y Pletina).

Para la selección de dónde comprar los aceros se realizó la comparativa en 4 diferentes

proveedores, los cuales son Sinudor S.A., Arme S.A., Materiales los Andes y Unicon.

Se llegó al acuerdo de comprarlos en Sinudor S.A. ya que cuenta con todos los tubulares

requeridos. En Arme S.A no cuentan con los tubulares de 50 X50 y en Unicon no cuentan con el

tubular de 100X100 y no los fabrica bajo las normas requeridas, Materiales los Andes cuenta con

todo tipo de tubular y el precio es aún más bajo, pero no cuentan con sucursales en el D.F. y el

costo de envío aumentaría demasiado los costos del análisis, los tubulares por ser estandarizados

bajo una cierta norma las características del material no varían no importa en donde se compren.

Se eligió comprar en sinudor s.a. ya que cuenta con lo que se necesita bajo las normas deseadas,

de esta forma no se compraría material de diferentes proveedores ya que esto generaría gastos de

traslado.

Acero (placas y barra).

Para la compra de las placas y barra se eligió comprar con un proveedor particular el cual realiza

ventas por kilogramo y no por unidad, ya que lo que necesita comprar no es una unidad completa,

sólo son necesarias unas pequeñas partes, y el comprar por kilogramo bajaría los costos ya que se


36

realizará sólo 1 unidad, si se realizarán muchas, es decir, si la producción fuese en serie, lo

conveniente sería buscar el mejor proveedor pero para el presente análisis sólo se encontró a esta

distribuidor, ene una ferretería particular en el D.F.

Gato hidráulico.

El gato fue elegido de 2 empresas diferentes Weber-Hydraulic y Direct Industry, eligiendo el más

barato ya que contaban con la misma garantía, para el mismo tonelaje y cuyas medidas eran las

mismas por lo que se tomó en cuanta el precio y no al proveedor.

Rodajas de poliuretano.

La comparativa se realizó de 3 proveedores Herramientas y Ruedas, Ruedas y rodajas, y

Moviruedas ya que fue con estos proveedores en donde se encontraron las especificaciones que

necesarias para las rodajas, en Moviruedas había que pagar el envío por lo que salía más caro, en

Ruedas y Rodajas no se logró tener una cotización debido a que sólo las emiten para empresas,

por lo que se llegó a la decisión de comprarlas con el proveedor Herramientas y Ruedas, las

especificaciones de las rodajas son las mismas con los 3 proveedores por lo que la decisión fue

dirigida hacia la más económica.

Servicio de Entrega.

El producto debe ser entregado al hangar de mantenimiento en la ciudad de Toluca, por lo que

se realizaron algunas cotizaciones para una camioneta de 3.5 toneladas, obteniendo 2 empresas,

Fast Service Delivery y Traslados Cuauhtémoc, eligiendo al más barato ya que no importaba quien

lo llevara siempre y cuando llegara a su destino, por lo que se llego a la conclusión de contratar a

Traslados Cuauhtémoc.

Soldadura, Maquinaria y Herramientas.

No genera costos ya que va incluido en la mano de obra.

Equipo de cómputo.

Se eligió de acuerdo a la memoria RAM necesario y la marca Toshiba ya que es de gran

rendimiento para trabajos pesados de diseño, para que ejecute de manera correcta los programas

de diseño, las cotizaciones se hicieron en mercado libre viendo varios proveedores y encontrando

el mejor para su compra, se encontraron proveedores de varios estados, los cuales generan gastos

de envío y hay la posibilidad de maltrato eligiendo un proveedor del D.F. cuya entrega es personal

y el precio no varía en gran medida. El costo se realizó de acuerdo al porcentaje de depreciación

anual y con ello obtener un gasto por día y agregarlo al análisis de costos.


37

Impresora.

De igual manera se hicieron cotizaciones en mercado libre y se eligió una impresora que no era

ni muy sencilla ni muy compleja, una impresora láser marca Samsung, la cual no era de gran costo

y funciona de la manera deseada, ya que el volumen de impresión no es muy grande. El costo se

realizó de acuerdo al porcentaje de depreciación anual y con ello obtener un gasto por día y

agregarlo al análisis de costos.

Software.

Se hicieron las cotizaciones en Internet de acuerdo a qué precio tiene la licencia anual para

equipos individuales, los precios de gastos se realizaron de acuerdo a los días que se necesitaron

para el finalizar el proyecto.

Internet.

El internet fue necesitado en todo momento para obtención de proveedores, investigación

técnica, para información, el internet es cotizado por mes, y se tomó el coso por día para ver

cuánto se gato en el transcurso del proyecto.

Impresiones.

Las impresiones de investigación se realizaron en oficina generando gastos en papelería pero

las impresiones de los planos, los cuales fueron tres se realizaron en cualquier papelería ya que no

generan gran gasto y es casi el mismo en cualquiera de éstas.

Papelería.

Los costos de papelería no importan en donde se generaron, pudo ser en cualquier papelería la

cual se haya necesitado en su momento ya que no genero mucho gasto para la realización de esta

tesina.

Mobiliario.

El mobiliario fue cotizado en Mercado libre, la importancia de elección de escritorio, centro de

cómputo y silla no fue de gran importancia ya que sirve para lo mismo por lo que llegó al acuerdo

de no comprar mobiliario tan caro pero que fuera algo cómodo. El costo se realizó de acuerdo al

porcentaje de depreciación anual y con ello obtener un gasto por día y agregarlo al análisis de

costos.


38

Horas hombre.

Se hizo el análisis de cuánto gana un ingeniero en una empresa, aproximadamente $15000

mensuales, trabajando de lunes a viernes, sería de 23 días útiles por lo que se realizó la división

para ver cuánto ganaba diario y llegando a la conclusión de pagar por día de trabajo (especificado

en la tabla 6.4.1).

Investigación.

Se realizó una visita a la ciudad de Toluca la cual generó un costo de 100 por persona para

poder entrar al hangar y realizar medidas de cubiertas de motores de los aviones, el costo fue para

3 personas.

Mano de obra.

La mano de obra es la que se realizó para la construcción de la herramienta por una

determinada cuota, de esta manera no se generaron gastos como son: la soldadura, maquinaria y

herramienta.

6.3.-Propiedades de los materiales seleccionados.

TUBULAR A Y B

EN10219:1998

Tabla 6.3.1 Tubular de sección cuadrada.

Designación Comercial

Espesor Radio Sección Peso Propiedades Estáticas Grados

H x B DN

e m

R mm

A cm2

P Kg/m

lx = ly cm4

Sx = Sy cm3

Zx = Zy cm3

rx = ry cm

Grado Serie Tubos

Estructurales Estándar

25 x 25 2,00 6,00 1,70 1,34 1,43 1,14 1,42 0,92 S 235, S 275 y S 355

25 x 25 2,50 7,50 2,04 1,60 1,61 1,28 1,64 0,89 S 235 y S 275

25 x 25 3,00 9,00 2,33 1,83 1,72 1,38 1,82 0,86 S 235 y S 275

40 x 40 2,00 6,00 2,90 2,28 6,80 3,40 4,06 1,53 S 235, S 275 y S 355

40 x 40 2,50 7,50 3,54 2,78 8,00 4,00 4,86 1,50 S 235, S 275 y S 355

40 x 40 3,00 9,00 4,13 3,24 9,01 4,51 5,57 1,48 S 235, S 275 y S 355

50 x 50 2,00 6,00 3,70 2,91 13,93 5,57 6,58 1,94 S 235, S 275 y S 355

50 x 50 2,50 7,50 4,54 3,56 16,61 6,64 7,94 1,91 S 235, S 275 y S 355

50 x 50 3,00 9,00 5,33 4,18 18,98 7,59 9,19 1,89 S 235, S 275 y S 355

50 x 50 4,00 12,00 6,81 5,35 22,87 9,15 11,38 1,83 S 235, S 275 y S 355

60 x 60 2,00 6,00 4,50 3,53 24,83 8,28 9,69 2,35 S 235, S 275 y S 355

60 x 60 3,00 9,00 6,53 5,13 34,43 11,48 13,72 2,30 S 235, S 275 y S 355

60 x 60 4,00 12,00 8,41 6,60 42,30 14,10 17,23 2,24 S 235, S 275 y S 355

70 x 70 2,00 6,00 5,30 4,16 40,30 11,52 13,40 2,76 S 235, S 275 y S 355


39

Designación Comercial

Espesor Radio Sección Peso Propiedades Estáticas Grados

H x B DN

e m

R mm

A cm2

P Kg/m

lx = ly cm4

Sx = Sy cm3

Zx = Zy cm3

rx = ry cm

Grado Serie Tubos

Estructurales Estándar

70 x 70 3,00 9,00 7,73 6,07 56,57 16,16 19,14 2,71 S 235, S 275 y S 355

70 x 70 4,00 12,00 10,01 7,86 70,42 20,12 24,27 2,65 S 235, S 275 y S 355

80 x 80 3,00 9,00 8,93 7,01 86,60 21,65 25,47 3,11 S 235, S275 y S 355

80 x 80 3,00 9,00 8,93 7,01 86,60 21,65 25,47 3,11 S 235, S275 y S 355

80 x 80 5,00 15,00 14,14 11,10 127,98 31,99 38,87 3,01 S 235, S275 y S 355

90 x 90 3,00 9,00 10,13 7,95 125,71 27,93 32,69 3,52 S 235, S275 y S 355

100 x 100 3,00 9,00 11,33 8,89 175,10 35,02 40,82 3,93 S 235, S275 y S 355

120 x 120 3,00 9,00 13,73 10,78 309,55 51,59 59,77 4,75 S 235, S275 y S 355

120 x 120 4,00 12,00 18,01 14,14 397,30 66,22 77,50 4,70 S 235, S275 y S 355

Todas las propiedades estáticas están dadas en función de los valores nominales de la sección sin considerar las tolerancias de fabricación. Los pesos indicados en esta tabla corresponden a los pesos teóricos de los tubos en referencia y serán usados para efectos de cálculo y/o facturación del producto.

Tolerancias: Longitud: Tolerancia ± 25 mm (± 1") para todas las medidas. Espesor de Pared: ± 10% para todas las medidas.

Tabla 6.3.2 Propiedades mecánicas (tubular).

Norma

EN 10219

Grado del Acero

Propiedades Mecánicas (mínimas)

Límite de

Fluencia

Resistencia a la Tracción

Espesor =< 3 mm

Resistencia a la Tracción

Espesor > 3 mm

%

Elong

MPa psi MPa psi Mpa psi

S235 235 34,000 360 a 510 52,000 a 74,000 340 a 470 50,000 a 68,000 24

S275 275 40,000 430 a 580 62,000 a 84,000 410 a 560 59,000 a 81,000 20

S355 355 51,000 510 a 680 74,000 a 99,000 490 a 630 71,000 a 91,000 20

Tabla 6.3.3 Requerimientos químicos (tubular).

Norma

EN 10219

Grado del Acero

Composición Química (% máximo)

C

Carbono

Mn

Manganeso

P

Fósforo

S

Azufre

Si

Silicio

S235 0,17 1,40 0,045 0,045 -

S275 0,20 1,50 0,040 0,040 -

S355 0,22 1,60 0,035 0,035 0,035


40

Sección Cuadrada

Al igual que la sección circular la compresión axial es muy eficiente, teniendo un Fy=3.515 Kgf/cm² y un Fb=0,69 xFy. Es recomendado su uso común como columna, para cargas axiales grandes, momentos moderados y (KL) grandes.

PLACAS A Y B

Calidades: ASTM-A-569. Soldable Sidor O-45. ASTM-A-36.

Suministro en: Láminas Estándar. Peso Teórico en Kg.

Tabla 6.3.4 Placas.

ANCHO X LARGO (mm)

ESPESOR (mm)

2.50 3.00 4.10 5.00 6.00

1.010 X 2.400 ------ 63.994 ------ ------ ------

1.210 X 2.400 63.162 75.794 103.586 126.324 149.846

1.210 X 6.000 ----- 189.486 258.964 315.810 374.616

BARRA

Calidades: Covenin 2744-90 (Barra Redonda).

2745-90 (Barra Cuadrada).

Grado AE-25.

Tabla 6.3.5 Características mecánicas (placas).

Grado Norma

Covenin

Grado equivalente

Norma ASTM

Punto Cedente

Fy (mín)

Punto Ruptura

Fu (mín)

Alargamiento

(%)

Dureza

Brinell

AE-25 A-36 2.500 Kg/cm2

244 Mpa

3.700 Kg/cm2

362 Mpa 25 120

PESOS Y MEDIDAS

Tabla 6.3.6 Pesos y medidas (placas).

Diámetro

(mm)

Peso

(Kgf/m)

Peso/Pieza

(Kgf/pza)

Embalaje

(pza/atado)

Peso Atado

(Kgf/atado)

Longitud

(m)

12 0,89 5,328 150 799 6

16 1,58 9,468 100 947 6

20 2,47 14,796 80 1.184 6

25 3,85 23,618 42 971 6


41

Tabla 6.3.7 Composición química típica (placas).

C % Mn % Si % S (max) % P (max) %

0.12 - 0.20 0.60 - 0.80 0.15 - 0.25 0.05 0.05

SOLERAS

Calidades: Covenin 1293-85.

Covenin 2746-90.

Grado AE-25

Pesos y medidas.

Tabla 6.3.8 Pesos y medidas (Solera).

Denominación Ancho

(mm)

Espesor

(mm)

Peso/Pza.

(6mts)

Embalaje

(pzas x atado)

Peso

Atado

50 x 9 50 9 21.60 1.037

50 x 12 50 12 28.80 36 1.037

65 x 6 65 6 18.35 54 991

65 x 12 65 12 36.70 27 991

75 x 6 75 6 21.17 48 1.016

75 x 12 75 12 42.42 24 1.018

Tabla 6.3.9 Características mecánicas (tubular).

Grado

Norma Covenin

Grado equivalente

Norma ASTM

Punto Cedente

Fy (mín)

Punto Ruptura

Fu (mín)

Alargamiento

en 2" (%)

AE-25 A-36

2.500 Kg/cm2

244 MPa

3.700 Kg/cm2

362 MPa

25

Tabla 6.3.10 Tolerancias (tubular).

Denominación (mm) Ancho (mm) Espesor (mm) Largo (mm) Peso (%)

25-100 1,±50 ±0,50 ± 0,50 ± 5

Tabla 6.3.11 Composición química Típica (tubular).

C % Mn % Si % S (max) % P (max) %

0.12 - 0.20 0.60 - 0.80 0.15 - 0.25 0.05 0.05


42

PARA EL GATO ELEGIDO DE 3 TONELADAS

Datos técnicos.

Tabla 6.3.12 Especificaciones generales.

capacidad tipo n° de pedido A mm B mm C mm D mm E mm F mm Kg

3 000 kg ATDX 3-185 250.098.1 185 -- 215 400 R 50 126x93 4,1

5 000 kg AT 5-215 250.147.3 215 -- 305 520 43 134x120 6,3

10 000 kg ATG 10-200 150.022.8 200 68 262 530 43 164x160 8,8

10 000 kg ATN 10-175 150.021.0 175 -- 210 385 43 197x168 7,9

10 000 kg ATD 10-120 250.338.7 120 -- 110 230 39,5 164x160 6,9

12 000 kg ATQ 12-230 150.020.1 230 85 255 570 85 176x185 12,4

12 000 kg ATPX 12-230 150.002.3 230 85 255 570 48 176x185 12,2

12 000 kg ATPX 12-20 150.066.0 200 75 210 485 48 176x185 11,2

Fig. 6.3.1 Dimensiones de acuerdo a tabla anterior.


43

PLETINAS Y RUEDAS

Tabla 6.3.13 Especificaciones generales pletinas.

imagen Descripción Diámetros Cap. de

carga Destacados

Recomendaciones de uso

Rodajas Giratorias y Fijas con rueda fabricada en poliuretano y centro de polipropileno, con balero de precisión para un mejor y suave deslizamiento, horquilla reforzada fabricada en chapa estampada con doble hilera de balas en su sistema giratorio.

4” 5” 6” 8”

325 kg. A

550 kg

Freno total, rueda y sistema giratorio

Carros, plataformas, estructuras etc.

excelente capacidad de carga y una optima

protección al piso, bajo ruido en el

desplazamiento y resistencia a los

impactos. Resistente a grasas y

algunos ácidos.

6.4.- Tabla de precios

Tabla 6.4.1 Análisis de costos 1.

ANÁLISIS DE COSTOS PARA LA ESTRUCTURA QUE REMOVERA LAS CUBIERTAS DE LOS MOTORES DE LOS AVIONES AIRBUS A-319, A-320 Y A-321

MATERIAL Y SERVICIO ESPECIFICASIONES

MARCA O PROVEEDOR

COSTO EN MONEDA NACIONAL

CANTI-DAD TOTAL

ACEROS

Por unidad

Por día

Por kilo

Tubular cuadrado 100X3X6000 (mm) Sinudor S.A 161

2 $ 322

Tubular cuadrado 50X3X6000 (mm) Sinudor S.A 75

1 $ 75

Barra redonda 25X1500(mm) Proveedor particular

35 3.5 $ 122.5

Placa 5mm Proveedor particular

15 4 $ 60

Placa 3mm Proveedor particular

15 3 $ 45

Pletina 65X6X6000(mm) Sinudor S.A 100

1 $ 100

TECNOLOGÍA Gato

hidráulico Para 3000Kg A 2-170 Weber-Hydraulic 1551.73

1 $ 1551.73

Rodajas de poliuretano Para 350 Kg

Herramientas y Ruedas 180.96

4 $ 723.84

INVESTIGACIÓN

Horas hombre Realiza el trabajo Ingeniero Aeronáutico

650

15 $ 9750


44

Transporte Movilidad Autobuses del norte

500

2 $ 1000

Comidas Necesidad Humana Cualquiera 40

6 $ 240

Visitas a Empresas

Mantenimiento Toluca Airbus 100

3 $ 300

Internet 2 mb Infinitum

25

15 $ 375

Papelería Varios Cualquiera

50

1 $ 50

Impresión plotter Planos Cualquiera

30

3 $ 90

ENTREGA

Camioneta 3.5 Toneladas Traslados Cuauhtémoc 2000

1 $ 2000

CONSTRUCCIÓN Empresa

asociada Mano de obra Constructor s.a. 4000

1 $ 4000

Maquinaria Especificada por empresa asociada

Especificada por empresa asociada

--------------- ---------------

Herramienta Especificada por empresa asociada


--------------- ---------------

Soldadura Especificada por empresa asociada


--------------- ---------------

Pintura Especificada por empresa asociada


--------------- ---------------

Tornillería Especificada por empresa asociada


TOTAL $20805.07

Tabla 6.4.2 Análisis de costos 2.

MATE- RIAL Y

SERVICIO ESPECIFI-CACIONES

MARCA O PRO-

VEEDOR COSTO EN MONEDA NACIONAL

CANTI-

DAD TOTAL

OFICINA

Por unidad

Depre-ciación

% total Costo por día

de uso

Equipo de cómputo 4gb de RAM Toshiba 20000 35 7000 25.6410256 15 $384.6153

Software Diseño CAD CATIA V5R20 40000 0 40000 146.520147 15 $2197.802

Software Diseño CAE ANSYS 13.0 40000 0 40000 146.520147 15 $2197.802

Impresora Laser Samsung 750 15 112.5 0.41208791 15 $6.181318

Escritorio Mueble Imr Muebles 600 15 90 0.32967033 15 $4.945054

Centro de computo Mueble

Imr Muebles 1500 15 225 0.82417582 15 $12.36263

Silla Mueble Imr Muebles 300 15 45 0.16483516 15 2.4725274

TOTAL $4806.181


45

6.5.- Resultados

Sumando ambos totales se obtiene la cantidad de $ 25611.2513 pesos, él cual es el costo que

generó el realizar el proyecto en su totalidad, a esta cantidad hay que sumarle lo que es el valor

agregado, que será la ganancia que se deberá obtener al vender el producto que es del 35% del

costo que genera, la ganancia será de $ 8,963.93796 pesos. De esta manera se obtiene el precio a

la venta que será de $ 34,575.1893 pesos.


46

CONCLUSION.

A través de la metodología y las técnicas empleadas en dicho trabajo, se logró obtener el diseño

mecánico óptimo de un herramental para poder montar y desmontar las cubiertas de los motores

de los aviones Airbus A-319, A-320 y A-321; así como los respectivos cálculos matemáticos y la

simulación de éste mismo para saber cómo funcionará o comportará cuando tenga que soportar

el peso de cualquiera de las cubiertas del motor; habiendo así logrado con todo lo anterior el

poder descubrir las posibles fallas del herramental en el análisis estructural y con ello corregir la

selección del material, por lo cual se llegó a la conclusión de cambiar la sección transversal de los

elementos que fallaron en la simulación.

También se llego a la conclusión de la posible construcción de éste mismo en un futuro no muy

lejano, ya que podrá desempeñarse de manera óptima para lo cual fue diseñado, además de que

todo el trabajo realizado en dicho proyecto podrá servir de gran motivación para la elaboración de

equipo herramental aeronáutico nacional, ya que en la actualidad gran parte de este equipo es de

origen extranjero.


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BIBLIOGRAFÍA:

Referencias:

1) ANSYS V13 Training Manual, Workbench – Mechanical Structural Nonlinearities (Assembly

Contact), EUA, 2011

2) G. Ullman David, The mechanical design process, McGraw-Hill, tercera edición, 2003.

3) Jeffrey P. Laible, Structural Analysis, Holt Rinehart & Winston, primera edición, EUA.

4) R. C. Hibberler , Mecánica Estructural, Pearson Prentice Hall, sexta edición, EUA.

Cibergrafía:

1) http://www.materialeslosandes.com/tproductos.php?pagina=conduven 2) http://es.scribd.com/doc/492507/manual-soldadura 3) http://www.mudanzasyfletes.com/ 4) http://www.ruedasyherramientas.com/index.php?buscador&menu=Ro 5) http://tubosestructurales.com/tubosestructurales.com/ContenedorPrincipal.php?menu=Inicio 6) http://www.wikipedia.org

http://www.materialeslosandes.com/tproductos.php?pagina=conduven

http://es.scribd.com/doc/492507/manual-soldadura

http://www.mudanzasyfletes.com/

http://www.ruedasyherramientas.com/index.php?buscador&menu=Ro

http://tubosestructurales.com/tubosestructurales.com/ContenedorPrincipal.php?menu=Inicio


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APÉNDICES


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APÉNDICE 1 DIBUJOS DE DETALLE


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instituto politÉcnico nacional 2012.pdf · diseÑo mecÁnico y anÁlisis estructural de un...

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