Justificación Materiales | Diseño bote a escala

JUSTIFICACIÓN DEL USO DEL NYLON

Luego del diseño del soporte de los motores cuya función principal sería unir el casco con cada unas de las unidades de propulsión, el equipo determinó que la mejor opción de unión entre estas dos componentes sería a través de un soporte especialmente diseñado con el apoyo del software SolidWorks para así garantizar ciertos criterios básicos:

Se debería garantizar una solidez estrutctural - resistencia mecánica relativamente buena ya que estos soportes recibirán todas las cargad dinámicas provenientes de las unidades de propulsión y estarán sujetas a cargas flexionantes y cortantes ocasionadas por el peso de las componentes del motor, dirección.
Deberá disminuir las filtraciones de agua al casco.
Debería ser de fácil manufactura debido a la restricción del tiempo con relación al proyecto

Con base en estos criterios, y tomando a disposición las herramientas disponibles en la universidad, se descarto la primera opción inicial de construcción del soporte a través de manufactura aditiva (usando como material el polímero PLA) debido a las vagas propiedades mecánicas y la gran incertidumbre que presentaría el uso de este material para tan crítica función en el proyecto.

Aún detectando las grandes ventajas que presentaría el uso del PLA por la posibilidad de obtener una mayor área de contacto y una mayor dispersión en los agujeros de sujeción, el equipo detectó una solución que reduciría las posibilidades de filtración, reduciría la carga transmitida al PLA y reduciría las posibilidades de falla del soporte a través del uso de una mayor área de contacto entre el elemento de sujeción y el mismo soporte. Esta solución correspondería al uso de una única perforación central con avocardado para un tornillo M6 pasante cuya terminal estaría compuesta por una tuerca más sus arandelas para aumentar el área de contacto. De tal manera, el tornillo estaría actuando como una viga, por lo que las cargas serían transmitidas en su mayoría a través de el y el casco sufriría las reacciones de esta sujeción pero cuyo impacto se vería minimizado a través del uso de pegas en la superficie soporte-casco y el uso de arandelas. En la siguiente imagen se ilustra la migración que obtuvo la propuesta de sujeción del motor (soporte):

PROPIEDADES NYLON

En la siguiente tabla (obtenida a través del sitio web de plastibages industrial sas) se pueden observar las características dentro de la estadística medida del material.

Se puede resaltar la buena resistencia mecánica del material para su baja densidad. Es de aproximadamente 1/4 de las propiedades presentadas por el acero pero cuyo uso facilita significativamente los procesos de manufactura. Adicionalmente, la relación costo/resistencia para este material es relativamente buena y de suficiente alcance para el presente proyecto y su uso en el (soporte). Adicionalmente, el uso de este material no es ajena a la industria automotriz, cuya demanda de cargas es bastante similar a la de la náutica. En la siguiente sección se explorará un poco más de las aplicaciones de este material. Otras características de este material son:

Resistencia mecánica, dureza, rigidez y buena tenacidad
Fuerte capacidad de amortiguación mecánica
Resistencia a la fatiga
Resistencia muy buena al desgaste
Buenas propiedades de deslizamiento
Elevada absorción de humedad
Estabilidad dimensional reducida
Se utilizan como materiales plásticos en los que se requiere propiedades como alta tenacidad, rigidez o buena abrasión.

Pueden funcionar sin lubricación, son silenciosas

APLICACIONES DEL NYLON

Este material también es conocido como Poliamida 6. Es el nylon más conocido de todos los plásticos técnicos. Además, como se ha venido mencionado anteriormente, posee propiedades mecánicas, químicas, térmicas, eléctricas y la posibilidad de ser modificado con aditivos.

Campo de la ingeniería mecánica: asientos de válvulas, engranajes, cojinetes, rodamientos.
Son plásticos aislantes por lo que se utiliza como aislante eléctrico.
Además, son buenos para los arrollamientos, bobinas y bloques terminales.
Barras de nylon para mecanizarlas
Se les emplea en moldes de piezas por inyección, como por ejemplo, para fabricar perfiles, láminas y películas.
Piezas de coche como el depósito de gasolina
Tornillos, bujes, poleas, levas o arandelas
Piezas de automóviles
Ruedas de cadena

JUSTIFICACIÓN MASILLA POLIESTES P1500

Como se mencionó en la etapa de diseño conceptual del proyeccto, el acabado superficial del casco es una variable muy critica para garantizar que el comportamiento hidrodinámico del bote a escala sea semeje al del bote real. Para esto es necesario que la superficie del casco tenga propiedades similares. Debido a que el casco fue obtenido mediante manufactura aditiva (Impresion 3D), el resultado fue una superficie con gran cantidad de imperfecciones que debían ser corregidas. Para esto, el equipo lijó dicha superficie como proceso inicial para continuar con el masillado de la superficie para su posterior recubrimiento con pintura. A continuación se ilustra un poco del proceso de lijado del bote.

Una vez garantizada una superficie aproximadamente homogenea a través del lijado, se procedió con el masillado utilizando el poliester P1500 de la compañía Pintuco para llevar la superficie del casco a una situación menos rugosa y mas homogenea, como se ilustra a continuación:

Finalmente, se pintó el casco del bote en amarillo para emular las mismas condiciones del bote real (recubrimiento de pintura). El resultado final se puede ilustrar en la siguiente figura:

PROPIEDADES POLIESTER P1500

Las ventajas y beneficios del uso de este material se enuncian a continuación:

 Buena lijabilidad

 Rápido secado

 Masilla liviana de buena capacidad de relleno

Adicionalmente, el fabricante presenta las siguientes especificaciones del producto:

Adicionalmente, al tratarse de una masilla, la rugosidad se puede aproximar a través del uso de lijas finas, que para el caso del bot, para el acabado final, se utilizó una 280. Las propiedades del material enunciados por la página web matweb se presentan a continuación:

APLICACIONES DEL POLIESTER P1500