Informe Helicoptero

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS “U.M.S.A.” FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA MAESTRÍA EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA

TÉCNICAS DE EXPERIMENTACIÓN INFORME EXPERIMENTAL EL HELICÓPTERO MAESTRANTE: ROLY RAMIREZ MAMANI DOCENTE:

ING. FEBO FLORES

FECHA:

JUNIO 2017

LA PAZ - BOLIVIA

Materia: Técnicas de Experimentación

Maestría en Ingeniería Mecánica y Electromecánica

Maestrante: Roly Ramirez Mamani

DISEÑO DEL MEJOR HELICÓPTERO 1. Antecedentes. La ingeniería se caracteriza por realizar diseños de dispositivos, maquinas, equipos y sistemas existen en la actualidad, de tal manera de optimizar su funcionamiento y rendimiento en sus diferentes áreas de aplicación, el diseño experimental es uno de los factores muy importantes en la ingeniería, pues a través de esto se genera el mejor producto para lanzar posteriormente al mercado, también conocido el diseño experimental como la etapa de retroalimentación para mejor los productos.

2. Planteamiento del problema. Se desea encontrar factores que influyan en el diseño y fabricación de un helicóptero de papel, que brinde un mayor tiempo de vuelo del mismo en el aire. El estudio estará delimitado a trabajar con solo tipo de papel, de tal modo de manipular variables de entrada en este caso se consideran a las siguientes: longitud de las alas, longitud de la base y ancho de base.

Figura 1: Modelo y dimensiones del Helicóptero del experimento.




Donde: A = Longitud de la Ala B = Altura de la base C = Ancho de base Todas las medidas están en pulgadas.

3. Objetivos 3.1. Objetivo General Elaborar el mejor diseño del prototipo del helicóptero elaborado en clase para que este se mantenga el mayor tiempo posible en el aire, con la ayudad del software Design Expert.

3.2. Objetivos Específicos 

Determinar las variables o factores más relevantes que intervienen en el tiempo de vuelo del helicóptero.



Determinar los valores óptimos de las tres variables de control para un tiempo de vuelo mayor.

4. Implementación. Las variables que intervienen en el diseño experimenta son 3 (variables de entrada), como respuesta se tiene la variable de salida tiempo de vuelo, como se muestra en la figura siguiente: Longitud de Ala

HELICÓPTERO

Longitud de Base

Tiempo de Vuelo

Ancho de Base

Figura 2: Variables de entradas y salida del Helicóptero del experimento

Cada uno de estas variables de entras son factores tiene dos niveles, considerando dos réplicas, la cantidad de experimentos a realizar será: Numero de Experimentos  2k *Re

Donde: k = número de factores y

Re =


Replicas.



Para el experimento que se está realizando se tiene 3 factores y 2 réplicas, reemplazando en la ecuación: k

* Re

3

*2

Numero de Experimentos  2 Numero de Experimentos  2

Numero de Experimentos  16

Como se trata de un diseño factorial, para el experimento realizado se parte de los valores máximos y mínimos considerados para su diseño de cada factor, los cuales se muestra en la tabla 1.

FACTOR

NIVELES INFERIOR

SUPERIOR[plg]

A = Longitud de la Ala

3 [plg]

-1

4.75[plg]

+1

B = Altura de la Base

3 [plg]

-1

4.75[plg]

+1

C = Ancho de la Base

1.25 [plg]

-1

2 [plg]

+1

Tabla 1: Valores mínimo y máximo de cada factor

Generando el modelo de análisis y con los datos ya calculados para las 16 corridas, insertamos datos en el software de Design Expert.

Figura 3:




Figura 4: Definición de máximos y mínimos

Figura 5: Definición de la salida.




Figura 6: Insertando los datos tomados del experimento

Figura 7: Factores que tienen influencia en el experimento




Figura 8: Tabla de ANOVA

Figura 9: Ecuación gobernante del tiempo de vuelo




Figura 10:

Figura 11:




Figura 12: Interacción de variables, largo de Ala y Ancho de Base

Figura 13: Interacción de variables, largo de Ala y Largo de Base




Figura 14: Optimización de variables maximizando




Figura 15: Valores optimizados

Interpretación de las gráficas más importantes: 

La figura 5, muestra que el experimento tiene independencia en las corridas.



La figura 12, muestra que no existe interacción entre el tamaño de la Ala y el ancho de la Base, además muestra que el largo de la Ala es la que influye en el tiempo de vuelo, a mayor tamaño de Ala mayor tiempo de vuelo, tomando el nivel bajo o tamaño mínimo del largo de la base. El ancho de la base no influencia predominante.



La figura 13, muestra que existe poca interacción entre el largo de la Ala y el largo de la Base, tomando el valor medio del ancho de la Base, la variable o factor más predominante en el tiempo de vuelo es el largo de la Ala y también el largo de la Base, a mayor largo de Ala y Base, se tiene un tiempo mayor del tiempo de vuelo, y lo mismo pasa con el ancho de la Base.

La ecuación de ajuste es: Tiempo de Vuelo  3  0.33 A  0.014 B  0.079C  0.011AB  0.081 AC  0.022 BC  0.1 ABC

Dónde:

A = Longitud de la Ala B = Altura de la Base C = Ancho de Base




Los valores que optimizan el tiempo de vuelo son: A



4.75  p lg 

B



4.75  p lg 

C



2  p lg 

5. Conclusiones y Recomendaciones: 

Las variables o factores que más impacto tienen en el experimento son el largo de la Ala y largo de la Base.



Se hallaron los niveles más óptimos de cada factor, empleando el programa Desing Expert.



Como recomendación, sería buena insertar otro factor como el tipo de material del helicóptero, para de qué manera influye este en el experimento.

6. Bibliografía 

FLORES, Febo. Apuntes de Clase “Diseño de Experimentos”.


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