sábado, 7 de febrero de 2015

TOMA DE DECISION

PROYECTO

Criterios 100%
1
2
3
Costo(20)
14
18
16
Mantenimiento(20)
10
15
16
Tiempo de construcción (5)
3
5
4
Materiales(10)
7
7
6
Tiempo de derretir 1kg de cera (20)
16
6
19
Cumple con requerimientos(25)
22
5
24
total
72
56
85


Propuesta de diseño

1) Cono de cerámica
2) resistencia alambrica eléctrica de 50watts
3) triturador de cera
4) regulador de voltaje 110v-12v
5)Tapa de cono con un orificio de 1 mm de diámetro con guía de metal  de medio milímetro de diámetro
6) Base de madera de 18x20cm

Desarrollo Del concepto:

El proyecto a desarrollar consiste en triturar vela como primera etapa para poder ser insertadas con mayor facilidad en el deposito-cono de cerámica, el cual esta calentado hasta una temperatura de 80 grados (punto de fusión de la cera) la cual por acción de la gravedad caerá por un orificio de 1mm de diámetro a través de una guía de medio milímetro de diámetro para finalmente garantizar un hilo de cera uniforme de 1 mm de diámetro, colocado a 2cm de altura de la superficie a diseñar.



Calculos

A continuación se presentaran los cálculos que fueron necesarios para garantizar el funcionamiento de nuestro proyecto.

1-      Calor disipado por una resistencia electria de diámetro (D) 2mm y longitud (L) 25cm, y conductividad térmica(k) de 404w/m.K y resistividad eléctrica (ƿ) de 0.0286 Ω.mm².m
P = V.I
Q/t = 0.24 x V x I
V = I x R
R = ƿ.L/S donde ‘S’ es igual a la sección transversal de la resistencia

2-      Calor necesario para derretir 45gr de cera o un volumen de 46.433 cm³  o 4600mm³
Q = .cp.(Tamb-Tfusion)

De ahí obtenemos el calor necesario para derretir 45gr de cera, y por otro lado Obtuvimos el calor generado por unidad de tiempo por una resistencia, Suponiendo que el 90% del calor generado es absorbido por la vela, entonces obtenemos un tiempo de 289 seg, cada vela. Y se necesitan 8000000/4600 obtenemos 1730 velas, las cuales se derretirán en 138 horas.

Diagrama de gant :




PROYECTO DE PRACTICA


CRITERIOS (100%)

1 2 3
Costo  (20) 11 9 12
Transporte  (20) 18 15 20
Mantenimiento  (10) 5 8 10
Vialidad  (10) 6 8 4
Tiempo de construccion(5) 4 4 5
Materiales  (10) 6 8 4
Cumple con requerimientos (25) 12 20 10
TOTAL 62 72 65



Propuesta de diseño:


Sistema conformado por:

1) Bomba centrifuga accionada por pedaleo
2) Tuberia de POLIETILENO a la entrada y a la salida de bomba para llevar el agua a un tanque para su almacenamiento
3) Tanque de plastico
4) Tuberia de POLIETILENO para llevar el agua a una turbina
5) Valvula de mariposa
6) Turbina Pelton

Desarrollo del concepto:

El proyecto a desarrollar consiste en un acumulador de energia mecanica el cual debe ser operado por un usuario bajo ciertas condiciones meteorologicas y cumpliendo con las especificaiones tecnicas del acumulador
El concepto consta de una bicicleta la cual sera la entrada de potencia al sistema , la cual esta acoplada a una bomba centrifuga hidraulica que succionara agua de un lago o rio y la bombeara a un tanque donde se almacenara el agua en forma de energia potencial
Para poder sastisfacer la demanda exigida esta energia potencial almacenada en el tanque se hara pasar por unas tuberias controladas por una valvula de mariposa hasta llegar a una turbina pelton donde se transformara la energia cinetica en energia electrica

Diseno modular:

Modulo 1: Tuberia de succion, Bomba centrifuga, sistema de pedales y tuberia de descarga al tanque
Modulo 2: Tanque de almacenamiento con tuberia de descarga con valvula mariposa de control
Modulo 3: Turbina Pelton



Acontinuacion se procedio hacer un calculo probando que nuestra bomba si podra suministrar el agua requerida al tanque:



COSTO DEL PROYECTO


ITEM CANTIDAD COSTO UNITARIO ($) COSTO TOTAL ($)
TUBERIAS PE (10M) 10 38,95 389,5
BOMBA HIDRAULICA (70W) 1 150 150
TANQUE DE AGUA  1 120 120
TURBINA (650W) 1 650 650
VALVULAS 2 75 150
MANO DE OBRA / DISENO (H) 20 150 3000
TRANSPORTE 2 300 600
TOTAL 5059,5

EVALUACION DE IDEAS

PROYECTO

Evaluacion de ideas


Proyecto 
1.       Piston caliente que comprime cera para luego llevarla a la impresora 3d
2.       Embudo que derrite cera con el calor de bombillos

3.       Motor que tritura cera y la lleva al proceso de impresión 3d


PROYECTO DE PRACTICA

1)Maquina Termica : funcionaria con maderaa o calor para generar vapor de agua y este circularia por una turbina de gas

2)Bicicleta que al pedalear gira una bomba centrifuga hidraulica y bombee agua a un tanque donde se almacena agua en forma de energia potencial

3)Volante de inercia con rodamientos magneticos

TRIZ

PROYECTO

1) Problema
2) Estado ideal:                      Idealidad=N funciones utiles
                                                           N funciones daninas   
Idealidad: El usuario dispone de todas las formas posibles inventadas en un programa de computadora, y llevadas a una figura real y tangible en 3 dimensiones sin gastar tiempo y trabajo en la construccion
3-Extraer conflictos
-Evidentes
·       Mayor volumen de la figura impresa, mayor cera y electricidad requerida
·       Mayor energía consumida mayor desgaste del equipo
-Inherentes
·       Aumentar calor entregado sin anadir resistencias eléctricas
·       Arrancar el sistema sin perder tiempo precalentando la cera
·       No detener la obra si la energía eléctrica se acaba
·       Mayor capacidad de deposito de cera sin variar el volumen del mismo

4-Contradicciones técnicas

·       Partimos de aumentar el calor entregado sin anadir resistenicas eléctricas…….> lo transformamos en mejorar prestaciones objeto inmóvil sin empeorar bases objeto mobil
·       Partimos de arrancar el sistema sin perder tiempo precalentando la cera…….> lo transformamos en mejorar la eficiencia de la resistencia eléctrica sin aumentar costos o volumen de la misma
·       Partimos de mayor capacidad de deposito de cera sin variar el volumen del mismo……> lo transformamos en aumentar volumen del objeto inmóvil sin aumentar peso

5-Principios inventivos
·       5.1 Segmentacion:
-Sistemas de ajustes prensados en vez de roscados
-Acoplamos el sistema en diferentes modulos
-Se colocan dos pequeñas resistencias que disipen el calor total que produciría una solo grande
-Se anade una batería  eléctrica para que la maquina no deje de funcionar incluso si la electricidad falla

·       Asimetria
-Modificar la forma del tanque para poder almacenar mayor masa de cera

-Diferentes secciones de la resistencia eléctrica para variaciones de calor en puntos determinados




PROYECTO DE PRACTICA



1) Problema





2) Estado ideal                  Idealidad=N funciones utiles
                                                           N funciones daninas 

Idealidad : Los indigenas disponen de energia electrica almacenada, sin combustible fosil ni baterias electricas

3)Extraer conflictos

-Evidentes:  
  • Mayor flujo de agua, mayor pedaleo
  • Mayor energia consumida, mayor degaste del operador
-Inherentes:
  • Pedalear mas rapido sin dano en los pies
  • Resistir interperie sin danar rodamientos
  • Almacenar mas agua sin alterar el volumen del tanque
  • Pedalear menos sin disminuir caudal
  • Producir mas electricidad con menos cantidad de agua
  • Arrancar el sistema con poca energia mecanica
  • Dificultad en frenar el sistema una ves en funcionamiento sin utilixar energia adicional

4) Contradicciones tecnicas

A) Partimos de pedalear mas rapido sin danos en los pies  -------> Lo transformamos en mejorar forma del objeto movil sin empeorar area de objeto inmovil

B) Almacenar mas agua sin alterar el volumen del tanque -------> Transformamos en interpretar el volumen del objeto inmovil sin aumentar peso

C) Partimos de arrancar el sistema con poca energia mecanica y aumentar energia para
 detenerlo---->  Transformamos en disminuir peso del objeto inmovil, aumentar peso o inercia del objeto movil

D) Partimos de aguantar interperie sin danos en piezas del sistema ---->Transformamos en resistencia y fortaleza del sistema

5) Principios inventivos

5.1)Segmentacion
-Acoplamos el sistema en diferentes modulos
-Sistema de ajustes prensados en ves de roscados
-Sustituir, turbina grande por 2 mas pequenas en serie
-Se coloca otro tanque auxiliar para cuando llueva este se llene, y este conectado con el principal

5.2)Extraer
-Ubicar el acoplamiento electrico de la turbina apartado de cual quier contacto con el agua

5.3)Calidad local
-Para evitar averias en el sistema se coloca un filtro de residuos en la entrada de la bomba
-Se acopla engranaje directo de la bicicleta al eje rotativo de la turbina
-Se coloca un toldo para que haga sombra al operador mientras pedalea
-El tanque se divide en secciones para saber el nivel de agua del mismo
-Se coloca un techo en forma de embudo para poder ser llenado con el agua de lluvia en caso de que llueva
-Bicicleta con termo de agua potable acoplado

5.4)Asimetria
-Asimetria del tanque para mayor aprovechamiento de volumen en el espacio confinado
-Diferentes secciones de tuberias para aumento de velocidad del flujo
-Pedales diferentes tamanos en funcion de la ambidiestrabilidad del usuario

GENERACION DE IDEAS

PROYECTO



Brainstorming:


Se relizaron varias sesiones de brainstorming, para diferentes tópicos de interés en el proyecto para llegar a una mejor solucion

Procesos para derretir cera:
-Resistencia eléctrica
-Vapor de agua
-Calor solar
-Bano maria
-Soplete
-Caldera
-Horno
-Motor para moler
-Fogata
-Otras velas
-Calentadores de agua
-Radiacion
-Gas
-Motores

Materiales en los cuales se puede derretir cera
-Aluminio
-Cobre
-Ceramica
-Plastico
-Madera
-Ule
-Vidrio
-Cuero
Deposito para los 8 millones de milímetros cúbicos de cera
-Manguera
-Rodillos
-Base parecida a la de las pelotas en una cancha de bateo
-Trituradora tipo licuadora con motor eléctrico
-Uso de pistones

Dispositivo para hacer el filamento de 2mm
-Pincel
-Palillo
-Valvula reguladora
-Embudo

-Agujas



Brain writing :

Piston que comprime cera con resistencia y cinta transportadora

Embudo que derrite cera con el calor de bombillos

Cera derretida por el calor del sol

Motor que pica cera y la lleva a un embudo donde hay una resistencia 


Mapa mental:






PROYECTO DE PRACTICA



BRAINSTORMING

-Dique con represa y turbina
-Tornillo con Resorte
-Maquina termica con un fluido
-Piston comprime aire
-Bicicleta con bomba de agua
-Energia del sol acumulada
-Doblar algo para acumular torsion
-Resortes en serie
-Caminadora acoplada a una bomba centrifuga
-Caldera para generar vapor
-Volante de inercia con rodamientos magneticos
-Planta atomica
-Fusion fria
-Agua pesada
-Reactor arc
-Caja amplificadora

BUSQUEDA DE INFORMACION

PROYECTO

A Productos existentes

Tecnologías de deposición de material plástico
La tecnología que ha popularizado este método de impresión de figuras y piezas en 3D ha sido la que se conoce como Fusion Deposition Modeling (FDM) que fue inventada y patentada a finales de los años 80 por Scott Crump quien la empezó a comercializar a través de la empresa que fundó junto con su mujer, Stratasys.
Es una tecnología que permite conseguir piezas utilizando plástico ABS (similar al material de los juguetes Lego) o bien PLA (un polímero biodegradable que se produce desde un material orgánico).
La tecnología FDM estaba protegida por patente y nació una tecnología que en esencia es similar, Fused Filament Fabrication (FFF) que hemos visto en impresoras como RepRap
Tecnologías impresión 3D con láser


Seguimos con las tecnologías más populares de impresión 3D y nos pasamos a hablar de dos tecnologías que utilizan el láser, con las tecnologías Estereolitografía (SLA) y Selective Laser Sintering (SLS). Con estas tecnologías se consigue una mayor precisión de las piezas imprimidas y un ahorro en tiempo de impresión.


Otra de las tecnologías de impresión 3D es Syringe Extrusion que no es más que un sistema de impresión que hace uso de cualquier tipo de material en formato cremoso o viscoso y se hace uso de un extrusor a modo de manga pastelera / jeringuilla, situando el material en la posición adecuada.



B PATENTES
Patentes relacionadas con impresoras 3d
US20070228590 A1
Descripcion
 Cabezal de extrusión de un solo motor que tiene múltiples líneas de extrusión
Un cabezal de extrusión que comprende al menos una rueda de accionamiento y un conjunto posicionable entre al menos un primer estado y un segundo estado. El conjunto comprende una primera línea de extrusión configurado para acoplarse a la al menos una rueda de accionamiento mientras que el conjunto se coloca en el primer estado, y una segunda línea de extrusión configurado para acoplarse a la al menos una rueda de accionamiento mientras que el conjunto se coloca en el segundo estado.

EP 1262305 B1
Descripción
Modelado por deposición selectiva para la formación de objetos tridimensionales
Esta invención se refiere a técnicas para la formación de objetos (3D) en tres dimensiones; Más particularmente, se refiere a técnicas para su uso en Rapid Prototyping y Manufacturing (RP & M) Sistemas; y más particularmente a la construcción de métodos y aparatos para su uso en un térmica




US8033811 B2
Montaje del pantógrafo para el sistema de fabricación digital
Un sistema de fabricación digital para la producción de objetos primero y segundo comprende una platina, un pórtico, un sistema de cabezal de extrusión pantógrafo y conjuntos primero y segundo de extrusores. La placa define un espacio de trabajo sobre la cual se producen los objetos.





C Analogias : 
-Manga Pastelera: es un utensilio de cocina formado por un paño cosido en forma de tronco de cono que tiene una boquilla que puede ser de varios modelos, cada uno de los cuales con una forma distinta, para disponer alimentos viscosos de forma decorativa. Se rellena a través de una abertura más amplia en el extremo opuesto, que se enrolla o retuerce para cerrarla, apretándose entonces para extruir su contenido.
Se utiliza para decorar dulces o pasteles, para hacer galletas u otro tipo de bizcochos pequeños.

-Embudo: tiene una forma de dos conos generalmente, en su parte superior el cono mayor es el encargado de recibir la entrada de los líquidos y el inferior es el encargado de canalizar a un recipiente el flujo proveniente de la parte superior, algunas veces la parte inferior es un cilindro. Los embudos suelen hacerse de plástico, vidrio, y otros materiales

-Tubo de pasta de dientes: para contener el dentífrico que se usa a diario

D NORMAS

Las siguientes normas son relacionadas al uso adecuado de distintos tipos de impresoras 3d, tecnologías que involucran y medidas de precaucion que deben cumplirse en el momento de operación y construcción de dichas impresoras
1-     Norma Covenin 1041:1999
Norma venezolana tablero central de detección y alarma de incendio

2-     Norma venezolana covenin 2645-89
Alambre de aluminio 1350, recocido y de temple intermedio, para uso eléctrico

3-     Norma Covenin 457:1973
Calculo de la corriente admisible en los cables en régimen permanente





PROYECTO DE PRACTICA



Búsqueda de Información


En esta etapa del diseño, se recopilan soluciones existentes que se puedan aplicar a nuestro problema.
A.- Productos existentes:


1.- Volantes de inercia: Consiste en una rueda o disco de acero o fundición calado en el árbol motor y gira solidariamente con él. 
Cuando el trabajo suministrado es superior al resistente, la velocidad de las máquinas aumenta. Cuando el trabajo motor es inferior al resistente, la velocidad disminuye. Para compensar estas fluctuaciones de velocidad el volante aporta la energía almacenada y permite regular la velocidad de la máquina. 












2.- Elementos elásticos:
 Los resortes son elementos que aprovechan sus propiedades para deformarse elásticamente ante cada uno de los tipos de esfuerzos aplicados y al recuperar su forma, producen el trabajo acumulado.


Las ballestas son elementos elásticos formados por láminas de acero de distinta longitud unidos con abrazaderas. Absorben las vibraciones del terreno, y se usan como elementos de suspensión en vehículos pesados.

3.- Almacenamiento de energía por aire comprimido:
Conocido como CAES (Compressed Air Energy Storage), consiste en almacenar el aire a altas presiones en depósitos bajo tierra naturales o artificiales (minas abandonadas, cavidades rellenas en soluciones minerales ó acuíferos) durante las horas de baja demanda. Posteriormente, en las horas pico, el aire almacenado se expande, moviendo un turbo generador. El almacenamiento por aire comprimido procura mucha potencia, pudiendo llegar a los 100 MW.

4.- Acumulador de energía mediante discos magnéticos superconductores

El almacenamiento de energía a través de campos magnéticos, creados por corrientes permanentes en placas cerámicas de material superconductor de alta temperatura crítica (T > 64 K), evitando la utilización de bobinas de hilos. La invención hace referencia a un dispositivo que permite almacenar la energía procedente de un sistema, sea mecánica o eléctrica, acumulándola y devolviéndola posteriormente. El estudio está a nivel de pruebas de laboratorio, habiéndose verificado la viabilidad de los fundamentos físicos del sistema. En la actualidad se está trabajando en la puesta a punto de un prototipo de demostración.



B.- Patentes: registro legal en medio escrito y gráfico de invenciones que representan alguna porción o la totalidad de los productos que existen o han existido, dado por ser el método donde sus inventores o propietarios resguardan sus innovaciones de ser copiadas libremente.



1.- Motor rotativo accionable mediante la presión de un fluido


 Motor rotativo accionable mediante la presión de un fluido, que está compuesto por una carcasa exterior (15), un rotor cilíndrico (21) que delimita a partir de su superficie una serie de rebajes axiales (22) equilibrados, y unas piezas independientes (23) alojadas en cada rebaje axial (22) las cuales delimitan con la superficie interna de dichos rebajes cámaras de presión (24). El rotor (21) es solidario a un eje tubular coaxial (17) que queda intercomunicado con las cámaras de presión (24) a través de pasajes (29).

2.- Bomba automática - Doble Mecanismo

La Bomba Pivotrol® (patentada) de Spirax Sarco es una bomba automática (no eléctrica) diseñada para bombear condensado caliente, u otros líquidos desde un punto bajo, o un espacio de baja presión o vacío a un espacio con mayor presión o altura. Esta unidad con su tecnología PowerPivot® (patentada) se acciona con vapor, aire comprimido u otro gas a presión.




3.- Sistema Hidraúlico para generación de energía eléctrica a partir de energía undimotriz. WO 2014/195538 A2 



La patente describe un dispositivo para el aprovechamiento de la energía de las olas que comprende una carcasa envolvente, que se encuentra dividido en al menos dos cámaras, una de aire y otra con orificios de entrada y salida de agua. La cámara de aire dispone de un eje inferior unido a un cable fondeado, de forma que de dicho eje gira cuando la carcasa envolvente del sistema asciende y desciende debido al movimiento de las olas, ya que dicha carcasa es estanca y actúa a modo de boya o flotador. El giro obtenido en dicho eje se transmite a un eje secundario del que cuelga un peso de gran tonelaje. La energía potencial adquirida en la subida del contrapeso se aprovecha para la generación de energía eléctrica durante su bajada. 

Ver en: https://www.google.co.ve/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0CC4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fpatentscope.wipo.int%2Fsearch%2Fen%2FWO2014195538&ei=-6-3VLrSIoydgwS_kYLQCA&usg=AFQjCNH2gmG6UFd1Z0NtY2ET7Eec53jc9Q&sig2=tz888t_QSzE8DU3eHCTexw&bvm=bv.83829542,d.eXY


C.- Analogías:
 es buscar soluciones a problemas existentes análogos al que se está estudiando tanto productos como a nivel funcional.

1.- El carrito de juguete:     Es un coche de juguete que acumula energía cuando se le obliga a rodar hacia atrás y luego rueda hacia delante de forma autónoma gracias a la energía acumulada. Específicamente, el mecanismo de acumulación de energía se trata de un muelle enrollado en un receptáculo. Este muelle encaja con una de las ruedas dentadas del tren de engranajes de forma que cuando la rueda gira en un sentido el muelle se enrolla más aún de lo que está (acumulando energía). Una vez que cesa la fuerza que provoca ese movimiento, el muelle empieza a desenrollarse para recuperar su forma original y al hacerlo mueve la rueda











2.- Caja de Música: El acarreo del órgano-memoria de la caja de música tiene dos funciones: tiempo y aporte de energía. Estos papeles son desempeñados por un movimiento de relojería; lleva un muelle, acumulador de energía, y un órgano asegurando una velocidad más o menos constante, ambos ligados por un tren de engranajes apropiado. El muelle se puede sustituir por un peso, si la música está en un reloj, con peso, o más tarde con un motor eléctrico.

3.- Sistema de Alimentación Ininterrumpida:Es un dispositivo que gracias a sus baterías u otros elementos almacenadores de energía como los volantes de inercia, puede proporcionar energía eléctrica por un tiempo limitado y durante un apagón eléctrico a todos los dispositivos que tenga conectados. Otras de las funciones que se pueden adicionar a estos equipos es la de mejorar la calidad de la energía eléctrica que llega a las cargas, filtrando subidas y bajadas de tensión y eliminando armónicos de la red en el caso de usar corriente alterna


4.- Prensa Mecánica : La prensa mecánica o prensadora es una máquina que acumula energía mediante un volante de inercia y la transmite bien mecánicamente (prensa de revolución total) o neumáticamente (prensa de revolución parcial) a un troquel o matriz mediante un sistema de biela-manivela. Actualmente las prensas de revolución completa (también llamadas de embrague mecánico o de chaveta) están prohibidas por la legislación vigente en toda Europa.

D.- Normas Relacionadas
No encontramos normas específicas establecidas en COVENIN, para acumuladores de energía mecánica. Sin embargo, complementamos la investigación en normas de elementos que posiblemente sirvan para la construcción de uno de los modelos que tenemos en mente como posible solución a nuestro problema. El cuál es mostrado en la figura a continuación:


Dichas normas sólo haremos mención por los momentos:
1.- COVENIN 1561:1997 (2da Revisión) Bombas Hidráulicas Centrífugas
2.- COVENIN 2899 – 92 Válvulas Mariposa de Baja Presión
3.- COVENIN 1074 -81 Designación del diámetro nominal y diámetro exterior en tubería, conexiones y accesorios para tuberías en sistema inglés y métrico
Normas ASTM: INTERNATIONAL ESTÁNDARDS WORLDWIDE para la calidad de los materiales que conforman los muelles o resortes:
• ASTM A 228; Alambres de acero al carbono estirados en frío y patentados
•ASTM A 230; Alambres de acero al carbono, templados al aceite, para la fabricación de resortes de válvulas y embragues.
• ASTM A 232; Alambres de acero de aleación al cromo vanadio, templados al aceite. Para la fabricación de resortes de válvulas de alta calidad.
•ASTM A 401; Alambres de acero de aleación al cromo silicio, templados al aceite. Para la fabricación de resortes de válvulas de alta calidad,
Normas para Volantes de Inercia:
• SAU J 1995 /// ISO 14396 Potencia Bruta
• DIN 70020 // SAE J 1349 // ISO 2208 // ECE R-24 //80 / 1296 CCE //// CEE 44 7 150 Potencia Neta
• OCDE códigos 1 y 2 UNE 68 – 005-86 / 1 ISO 780 / 1 DIR 2001 / 3 CE Potencia Útil

Referencias Bibliográficas