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SOPORTE QUE FACILITE EL DESMONTE Y DESPLAZAMIENTO DE HÉLICES
DE AVIONES DE HASTA 210 CM DE DIAMETRO
JUAN FELIPE TORO HERNÁNDEZ
PROYECTO DE GRADO PARA ACCEDER AL TITULO DE DISEÑADOR
INDUSTRIAL
ASESOR
GUSTAVO PEÑA
UNIVERSIDAD CATÒLICA DE PEREIRA
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑO
PROGRAMA DISEÑO INDUSTRIAL
PROYECTO DE GRADO
PEREIRA
2012
1
RESUMEN
En el proyecto soporte que facilite el desmonte y desplazamiento de hélices de
aviones de hasta 210 cm de diámetro, se presenta como punto de partida un
estudio de la aviación general en Colombia y el mundo,
pasando desde un
análisis de las aeronaves y hélices que se utilizan en este sector de la aviación
civil hasta la normatividad para la operación de estas por parte de la aerocivil,
enfocando todo esto hacia la solución de un problema previamente delimitado que
puede ser abordado y solucionado desde el diseño industrial, implementando una
metodología que permite llegar a un prototipo funcional que optimiza la labor de
desmontar y trasportar una hélice, a la vez que reduce a uno el número de
personas necesarias para esta labor y los esfuerzos realizados por el usuario.
PALABRAS CLAVES
Aviación general, Hélice, Técnico en línea de aviones, Soporte, Sistema propulsor,
Mantenimiento, cargas físicas.
2
ABSTRACT
The project support to facilitate the dismantling and moving aircraft propellers up to
210 cm in diameter, is presented as a starting point a study of general aviation in
Colombia and the world, going from an analysis of aircraft and propellers used in
the civil aviation sector to the regulations for the operation of these by the Aerocivil
focusing towards solving this problem previously defined that can be addressed
and solved from industrial design, implementing a methodology to arrive a working
prototype that optimizes the work of dismantling and transporting a propeller, while
reducing to one the number of people needed for this work and efforts made by the
user.
KEYWORDS
General aviation, Propeller, Aircraft Technical Online, Support, System propellant,
Maintenance, physical loads.
3
TABLA DE CONTENIDO
LISTA DE ILUSTRACIONES .................................................................................................................... 6
LISTA DE TABLAS.................................................................................................................................. 8
INTRODUCCION ................................................................................................................................... 9
1. PROBLEMA .................................................................................................................................... 11
1.1 DELIMITACION DEL PROBLEMA .............................................................................................. 11
1.2 JUSTIFICACIÓN......................................................................................................................... 12
1.3 OBJETIVOS ............................................................................................................................... 13
1.3.1 Objetivo General .............................................................................................................. 13
1.3.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 13
2. REFERENTE .................................................................................................................................... 14
2.1 AVIACION GENERAL................................................................................................................. 14
2.2 HELICE...................................................................................................................................... 15
2.2.1 Funcionamiento De Una Hélice ........................................................................................ 15
2.2.2 Tipos De Hélices ............................................................................................................... 16
2.3 CUANDO SE DESMONTA UNA HELICE ..................................................................................... 17
2.4 PARTES DE UNA HELICE ........................................................................................................... 19
2.5 REMOCION DE HELICE ............................................................................................................. 20
2.6 LIMPIEZA, INSPECCIÓN Y REPARACIÓN DE HÉLICE ................................................................. 20
2.7 DEFINICION TERMINO HERRAMIENTA .................................................................................... 21
2.8 DEFINICION TERMINO UTENSILIO ........................................................................................... 22
2.9 POSTURAS Y MOVIMIENTOS ................................................................................................... 22
2.9.1 Ángulos Límites ................................................................................................................ 23
2.9.2 Lesiones A Causa De Problemas Ergonómicos ................................................................. 24
2.10 FUTURO AVIACION GENERAL ................................................................................................ 25
2.11 AEROCIVIL.............................................................................................................................. 26
2.12 OACI....................................................................................................................................... 27
2.13 USUARIOS .............................................................................................................................. 28
2.13.1 Usuario Directo .............................................................................................................. 28
2.13.2 Usuario Indirecto ............................................................................................................ 30
4
2.14 NORMATIVIDAD .................................................................................................................... 31
2.15 CONTEXTO ............................................................................................................................. 32
2.16 TIPOLOGIAS Y ANALOGIAS .................................................................................................... 35
2.17 CASOS DE ESTUDIO ............................................................................................................... 37
3. ETAPA DE DISEÑO.......................................................................................................................... 39
3.1 METODOLOGIA DE DISEÑO ..................................................................................................... 39
3.2. REQUERIMIENTOS DE DISEÑO ............................................................................................... 40
3.3 ALTERNATIVAS DE DISEÑO ...................................................................................................... 42
3.3.1 Alternativa 1 ..................................................................................................................... 42
3.3.2 Alternativa 2 ..................................................................................................................... 42
3.3.3 Alternativa 3 (Seleccionada)............................................................................................. 43
3.3.4 Alternativa 4 ..................................................................................................................... 43
3.4 EVOLUCIONES ALTERNATIVA SELECCIONADA ........................................................................ 44
3.4.1 Evolución 1 ....................................................................................................................... 44
3.4.2 Evolución 2 ....................................................................................................................... 46
3.5 PRUEBA CON SIMULADOR ...................................................................................................... 48
3.6 MODIFICACIONES TRAS PRUEBA CON SIMULADOR ............................................................... 49
3.7 ALTERNATIVA DEFINITIVA ....................................................................................................... 50
3.7.1 Explosión .......................................................................................................................... 52
3.8 PLANOS TECNICOS................................................................................................................... 53
4. ETAPA DE PRODUCCION ................................................................................................................ 56
4.1 Descripción piezas a utilizar ................................................................................................... 56
4.2 PROCESO DE PRODUCCION ..................................................................................................... 58
4.3 PROTOTIPO FINAL ................................................................................................................... 61
Bibliografía ........................................................................................................................................ 62
5
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Poscicion que adopta un tecnico para desmontar una helice. ......................... 11
Ilustración 2 Dos personas cargando una hélice. ..................................................................... 11
Ilustración 3 Personas desmontando una hélice. ...................................................................... 12
Ilustración 4 Cessna 172, el avión más producido con más de 43.000 unidades. .............. 14
Ilustración 5 Ángulos de la hélice. ............................................................................................... 15
Ilustración 6 Helice de paso fijo. .................................................................................................. 16
Ilustración 7 Hélice de paso variable........................................................................................... 16
Ilustración 8 Hélice de paso variable........................................................................................... 17
Ilustración 9 Desmonte en inspección de 1000 hrs. ................................................................. 18
Ilustración 10 Partes de una hélice. ............................................................................................ 19
Ilustración 11 Flexión y extensión de las piernas. ..................................................................... 23
Ilustración 12 Ángulos de flexión de la cintura, pies y manos. ................................................ 23
Ilustración 13 Movimientos de la cabeza. ................................................................................... 23
Ilustración 14 Angulo de inclinación lateral de la cabeza y extensión hacia atrás del brazo.
........................................................................................................................................................... 23
Ilustración 15 OACI organismo especializado de las naciones unidas. ................................ 27
Ilustración 16 Grua para motor..................................................................................................... 35
Ilustración 17 Soporte fijo para hélices. ...................................................................................... 35
Ilustración 18 Multiplicador de torsión. ........................................................................................ 36
Ilustración 19 Soporte de libre rotación. ..................................................................................... 36
Ilustración 20 Logo escuela de aviación INEC. ......................................................................... 37
Ilustración 21 Estudio de campo. ................................................................................................. 37
Ilustración 25 Logo Aexpa............................................................................................................. 38
Ilustración 29 Alternativa 1............................................................................................................ 42
Ilustración 33 Primera evolución. ................................................................................................. 44
Ilustración 34 Funcionamiento y mecanismo primera evolución. ........................................... 45
Ilustración 35 Segunda evolución. ............................................................................................... 46
Ilustración 36 Funcionamiento y mecanismo segunda evolución. ......................................... 47
Ilustración 37 Funcionamiento y mecanismo segunda evolución. ......................................... 47
Ilustración 38 Prueba con simulador. .......................................................................................... 48
6
Ilustración 41 Secuencia de uso simulador 1. ........................................................................... 49
Ilustración 45 Alternativa definitiva. ............................................................................................. 50
Ilustración 46 Alternativa definitiva. ............................................................................................. 51
Ilustración 47 Explosión alternativa definitiva. ........................................................................... 52
Ilustración 48 Planos de corte y dobleces. ................................................................................. 53
Ilustración 49 Planos de corte. ..................................................................................................... 54
Ilustración 50 Planos generales y herrajes. ............................................................................... 55
Ilustración 51 Polea ........................................................................................................................ 56
Ilustración 52 Perfil para carro puerta corrediza........................................................................ 56
Ilustración 53 Ruedas para perfil puerta corrediza. .................................................................. 56
Ilustración 54 Winche manual con seguro. ................................................................................ 57
Ilustración 55 Rodachina loca con freno 2” ................................................................................ 57
Ilustración 56 Rodachina fija 2” .................................................................................................... 57
Ilustración 57 Punsonadora utilizada en el proceso de corte. ................................................. 58
Ilustración 58 Corte y dobleces realizados sobre lamina ......................................................... 58
Ilustración 59 Cara en lámina cal. 12 curvada........................................................................... 59
Ilustración 60 Caras planas después del proceso de corte. .................................................... 59
Ilustración 61 Programación dobladora para curvar lamina. ................................................... 59
Ilustración 62 Armado caras. ........................................................................................................ 60
Ilustración 63 Armado caras. ........................................................................................................ 60
Ilustración 64 Elaboración caja con caras. ................................................................................. 60
Ilustración 65 Roscas internas para tapas. ................................................................................ 60
Ilustración 66 Soporte sin acabados. .......................................................................................... 60
Ilustración 67 Unión de patas delanteras. .................................................................................. 60
Ilustración 68 Prototipo final. ........................................................................................................ 61
7
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Conocimientos técnico en reparación de plantas motrices y técnico especialista en
palas. ................................................................................................................................................ 30
Tabla 2 Tipología grúa para motor. ............................................................................................. 35
Tabla 3 Tipología soporte fijo para hélices................................................................................. 35
Tabla 4 Tipología Multiplicador de torsión .................................................................................. 36
Tabla 5 Tipología soporte de libre rotación. ............................................................................... 36
Tabla 6 Requerimientos de diseño .............................................................................................. 41
8
INTRODUCCION
La aviación a lo largo del tiempo se ha caracterizado por ser usada en dos áreas,
la militar y la civil esta última la más común e importante ya que se ha convertido
en una solución al desplazamiento-tiempo respecto a otros medios de transporte.
Es por esto que a lo largo de los más de 100 años de la aviación se han diseñado
distintos tipos de aeronaves cada una de ellas pensada para satisfacer una
necesidad de un mercado, ya sea de pasajeros, de carga o de ejecutivos entre
otros, siendo estos últimos mercados los más comunes y abordados desde
pequeñas aeronaves monoplazas hasta gigantes como el Antonov An-225, el
avión más grande del mundo, capaz de cargas 250 toneladas, entre otro cantidad
de aeronaves de distintos tipos ya sea por motor, fuselaje, capacidad, uso, entre
muchos otros factores diferenciadores entre una y otra clase, es por esto que el
mantenimiento de aviones se vuelve una labor muy especializada, cada una con
un desarrollo y cuidado distinto dependiendo del tipo de aeronave.
No obstante también se han desarrollado unas aeronaves más pequeñas usadas
por aviación general, que pueden cumplir funciones de tipo utilitario, es decir un
aeroplano ligero que se puede emplear en distintas tareas, cuando no es
necesario un avión especializado. El ejemplo más común son la mayoría de los
modelos fabricados por compañías como Cessna, Piper, Beechcraft, entre otras,
que a pesar de fabricar también jets; son los pequeños modelos utilitarios con
motor de pistón su gran fuerte en el mercado. Modelos como el Cessna170 que
junto con sus otras variantes se han producido más 43.000 unidades,
convirtiéndolo en la aeronave con más cantidades producidas en el mundo.
Todo el mercado que han alcanzado estas pequeñas aeronaves puede deberse a
diferentes factores como lo económico de estos modelos, la fácil adquisición de
licencias para estas, los bajos requisitos operacionales en tierra, el relativamente
sencillo mantenimiento respecto a otros aviones, entre muchos otros factores que
los hacen ser preferidos respecto a otros tipos de aeronaves.
9
Es quizás por el último factor nombrado que al momento de realizar
mantenimiento y servicio a estos, se encuentran herramientas muy generales que
suelen servir por la misma sencillez de los componentes de la aeronave, no
obstante esto no quiere decir que el mantenimiento de estas aeronaves no
requiere implementos más especializados, ya que hay piezas en especial en los
motores que pueden requerir mayores esfuerzos, exactitud, movimientos o
cuidados que pueden dificultar el trabajo, provocando cuellos de botella en el
mantenimiento
de
una
aeronave
e
incluso
podría
afectar
el
correcto
funcionamiento de estas.
Entendiendo esto se hace necesario un proceso de análisis para determinar
posibles áreas con falencias en cuanto a implementos para el adecuado
mantenimiento de piezas. Para poder encontrar soluciones de diseño adecuadas
para una de estas áreas, que por tratarse de aviación no puede improvisarse en
soluciones que puedan afectar el normal funcionamiento de una aeronave, por el
simple hecho como ya se ha visto en muchos casos de aviación el más mínimo
detalle puede afectar la aeronavegabilidad de un avión. Igualmente si se tienen las
herramientas adecuadas para un proceso, este será optimo tanto para la aeronave
como para los usuarios directos e indirectos ya sea porque facilita el trabajo, lo
hace más ágil, requiere menos mano de obra o simplemente permite la
disponibilidad de una aeronave justo a tiempo.
Por eso la temática de este proyecto busca información pertinente que ayude al
diseño de una herramienta especializada para el mantenimiento de pequeñas
aeronaves de aviación general, principalmente aquellas propulsadas por motores
a pistón. Mediante una investigación basada en los siguientes temas que
conforman el marco teórico y unos referentes tales como tipos de motores para
aviones, Hélices, ergonomía, normatividad respecto al mantenimiento de
aeronaves en Colombia entre otros temas relacionados para finalmente establecer
una serie de requerimientos de diseño que permitirán la creación de una
herramienta idónea para el tipo de aeronaves citadas.
10
1. PROBLEMA
1.1 DELIMITACION DEL PROBLEMA
Es evidente en la aviación general,
más
específicamente
en
los
aeroplanos pequeños propulsados
por motores a pistón, una situación
donde se percibe la necesidad de
herramientas más especializadas,
que faciliten el proceso de servicio
o mantenimiento de partes de los
motores
de
aeronaves
livianas,
Ilustración 1 Poscicion que adopta un tecnico para desmontar
una helice.
FUENTE: Elaboración propia
como los son las hélices, situaciones que se evidencian al no poder desmontarse
y desplazarse de una manera eficiente y cómoda las partes ya nombradas,
dificultades presentadas por el mismo peso de las distintas piezas que en conjunto
forman esta parte del motor llamada hélice. Situaciones problemáticas que van
generando otras situaciones como cuellos de botella al ser unos procesos más
agiles que otros o incluso podría generar un servicio menos eficiente durante el
mantenimiento de una nave.
De igual forma también podrían
verse afectados los TLA (técnicos
en línea de aviones) los cuales son
los que se involucran de manera
directa
con
las
hélices
y
las
distintas partes de estas; son estos
los que experimentan las diferentes
dificultades al momento de realizar
Ilustración 2 Dos personas cargando una hélice.
sus labores, dificultades que a
causa de sobreesfuerzos pueden convertirse en lesiones laborales e incluso
pueden llegar afectar la integridad física de estas personas, Convirtiéndose así un
problema de herramientas en un problema de salud laboral en el que se debe no
11
solo mirar las dificultades en cuanto a herramientas si no también en torno a todo
un espacio en este caso pequeños aeródromos que no necesariamente tiene que
ser grandes aeropuertos que cuenten con una gran infraestructura y servicios si no
simplemente que cuenten con unas condiciones mínimas para su operación.
No obstante también hay unos usuarios indirectos que de una u otra manera se
ven afectadas por las decisiones que se adopten al momento de realizar alguna
acción con un avión, ya sea el piloto, o el pasajero, los cuales requieren de naves
en optimas condiciones en especial las hélices que son las que permiten que el
motor del avión se comporte eficientemente, condiciones optimas que permitirán
poder prestar un buen servicio o bien desplazarse de un punto a otro sin
inconvenientes.
1.2 JUSTIFICACIÓN
Es claro que la aviación es un
sector
tecnológico
donde
los
errores no tienen cabida, pero esto
es
proporcional
al
desarrollo
tecnológico de cada una de las
distintas áreas y tipos de aviación.
Es decir será mucho más complejo
y
de
mas
mantenimiento
exigencia
de un
el
Ilustración 3 Personas desmontando una hélice.
motor a
reacción que un motor a pistón y es quizás por lo anterior que los aviones a
reacción tengan más prioridad y desarrollo respecto a otros como los motores a
pistón, que quizás por la misma esencia de estos se les vea como algo no muy
complejo, pero de igual forma son completamente diferentes a los demás motores
por consiguiente tiene componentes únicos que requieren soluciones únicas como
lo es el caso de hélices.
Para el desmonte de una hélice actualmente se requiere de 2 personas, una que
suelte las tuercas que unen el eje de la hélice con el cigüeñal del motor y otra
persona que generalmente cuya labor es no deje caer la hélice al soltarse del
12
motor, (ver ilustración 3) para después ser cargada y transportada por las dos
personas ya que una hélice sencilla de dos palas puede pesar 30kg promedio.
Los problemas que se presentan al desmontar una hélice son varios, empezando
porque se requiere de dos personas, una que es la se encuentra trabajando en la
hélice y otra persona que se ve obligada a detener su labor en otra parte del avión,
para ayudar a sostener la hélice mientras esta se desmonta y su posterior traslado
por parte de las dos personas, enfrentando estas dificultades como cargas
excesivas y lesiones físicas, como laceraciones causadas por el peso y forma de
las hélices.
Cabe resaltar que a pesar de ser la aviación general un sector del cual casi no se
habla o se tiene conocimiento, representa el mercado más grande de aviones del
mundo siendo el 45% de pasajeros mundiales y el 90% de los vuelos según la
OACI y en Colombia la aviación general ocupa el 75% de la aviación civil según la
asociación colombiana de aviación civil general.
El diseño industrial se considera actualmente como una profesión interdisciplinar,
una profesión que en la mayoría de los casos para poder ejercerse necesita
vincularse con otras áreas del conocimiento donde algunas requieren más
intervención del diseño que otras, siendo este caso una problemática netamente
de diseño.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo General
Diseñar un soporte que realice múltiples funciones entre ellas que facilite el
desmonte y desplazamiento de hélices de aviones de hasta 210 cm de diámetro
con el eje de rotación hasta 150cm sobre el piso y que a su vez brinde las
condiciones adecuadas para realizar esta labor.
1.3.2 Objetivos Específicos
- Realizar un mantenimiento más eficiente.
13
- Permitir reducir los esfuerzos físicos realizados por ingenieros y TLA al momento
de realizar el desmonte y desplazamiento de una hélice.
- Reducir cuellos de botella generados por la necesidad de requerirse más de una
persona para poder desmontar una hélice.
2. REFERENTE
2.1 AVIACION GENERAL
Es una de las dos categorías de la
aviación
civil,
tiene
diferentes
apreciaciones según dos de las más
importantes agencias de aviación civil
del
mundo,
definiéndola
(Organización
de
Internacional)
como
la
OACI
Aviación
Civil
“todas
las
operaciones de aviación civil que no
sean servicios aéreos regulares ni
operaciones no regulares de transporte
Ilustración 4 Cessna 172, el avión más producido
con más de 43.000 unidades.
FUENTE: www.airliners.net
aéreo por remuneración o arrendamiento”
y la FAA (Federal Aviation
Administration de EE.UU.) la define como “toda actividad de aviación civil excepto
la realizada por las compañías aéreas comerciales de pasajeros y carga, las
compañías regionales que operan aeronaves con un máximo de 60 asientos y las
de taxi aéreo.” Siendo las dos anteriores definiciones muy similares con muy
mínimas variaciones. Generalmente son todos los aviones usados para recreación
privada, negocios, usos agrícolas, vuelos de instrucción civil y otros servicios
especiales que se pueden englobar en el término de aviación general. Hay una
enorme variedad de aeroplanos en esta categoría, desde los pequeños ultraligeros
de un solo asiento, los de enseñanza con dos, o los más grandes con 10 asientos
promedio, todos con uno o dos motores de pistón, hasta los más complejos
bimotores a reacción, capaces de realizar vuelos transatlánticos a la misma
14
velocidad y altura que los grandes aviones comerciales. (Linea de Investigacion
Industria Aeroespacial E.T.S.I. Aeronauticos UPM, 2009)
2.2 HELICE
Una hélice puede estar constituida por 2, 3, 4, 5 o 6 palas siendo las de 4,5 y 6
palas usadas por aviones más grandes que usan turbinas turbo propulsadas, las
cuales al girar en un eje producen una fuerza propulsora. Cada pala está formada
por un conjunto de perfiles aerodinámicos que van cambiando progresivamente su
ángulo de incidencia desde la raíz hasta el extremo siendo mayor en la raíz y
menor en el extremo.
En un principio las hélices eran construidas de madera en una sola pieza tanto el
centro como las palas pero actualmente se fabrican con materiales más ligeros y
resistentes siendo las palas y el centro partes separadas que se ensamblan unas
con otras. (Muñoz, 2000)
2.2.1 Funcionamiento De Una Hélice
Los perfiles aerodinámicos que componen una hélice
funcionan con los mismos principios que un ala de un
avión. Cada uno de estos perfiles tiene un ángulo de
ataque, respecto al viento relativo de la pala que en
este caso es cercano al plano de revolución de la
hélice, y un paso que es igual al ángulo de incidencia.
El giro de la hélice es como si se hicieran rotar
Ilustración 5 Ángulos de la hélice.
FUENTE:
http://www.manualvuelo.com
muchas pequeñas alas, acelera el flujo de aire hacia el borde de salida de cada
perfil, a la vez que deflecta este hacia atrás igual que en un ala. Este proceso da
lugar a la aceleración hacia atrás de una gran masa de aire, movimiento que
provoca una fuerza de reacción que es la que propulsa el avión hacia adelante.
La fuerza de propulsión del aeroplano está directamente relacionada con la
cantidad de aire que mueve y la velocidad con que lo acelera; depende por tanto
15
del tamaño de la hélice, de su paso, y de su velocidad de giro. Su diseño, forma,
número de palas, diámetro, etc... debe ser el adecuado para la gama de
velocidades en que puede operar el avión. Una hélice bien diseñada puede dar un
rendimiento de hasta 0,9 sobre un ideal de 1. (Muñoz, 2000)
2.2.2 Tipos De Hélices
Independientemente del número de palas, las hélices se clasifican básicamente en
hélices de paso fijo y hélices de paso variable. Donde el paso de la hélice es al
ángulo que forma la cuerda de los perfiles de las palas con el plano de rotación de
la hélice. (Muñoz, 2000)
HÉLICE DE PASO FIJO:
El paso es uno solo, siendo este
impuesto
por
el
mejor
criterio
del
diseñador del aeroplano o hélice (ver
ilustración 6) y no es modificable por el
piloto. Este paso es único para todos los
regímenes de vuelo, lo cual restringe y
limita su eficacia; ya que una buena
hélice para despegues o ascensos no es
Ilustración 6 Helice de paso fijo.
FUENTE: http://www.airspacemag.com
eficiente para velocidad de crucero, y viceversa. Una hélice de paso fijo es como
una caja de cambios con una única velocidad no obstante compensa su falta de
eficacia con una gran sencillez de funcionamiento. (Muñoz, 2000)
HÉLICE DE PASO VARIABLE:
Este tipo de hélice, permite al piloto ajustar el paso,
acomodándolo a las diferentes fases de vuelo (ver
ilustración 7 y 8), con lo cual obtiene un rendimiento
óptimo en todo momento. El ajuste se realiza
mediante la palanca que acciona un mecanismo que
Ilustración 7 Hélice de paso variable.
16
puede ser mecánico, hidráulico o eléctrico. En algunos casos la palanca solo tiene
dos posiciones: paso corto es decir menor ángulo de las palas y paso largo es
decir mayor ángulo de las palas, pero lo más común es que se pueda seleccionar
cualquier paso comprendido entre un máximo y un mínimo. (Muñoz, 2000)
PASO CORTO
- Menor ángulo de ataque de la pala.
- La hélice gira más libre y rápidamente.
- Mejor desarrollo de potencia del motor.
Ilustración 8 Hélice de paso variable.
FUENTE: http://www.manualvuelo.com
- Maniobras de máxima potencia como despegue y ascenso.
PASO LARGO
- Mayor ángulo de ataque la pala.
- Mueve mayor cantidad de aire.
- Peor desarrollo de potencia del motor.
- Eficiente en crucero.
2.3 CUANDO SE DESMONTA UNA HELICE
Al igual que muchos componentes mecánicos como los motores, las hélices
también tienen una vida propia que varía dependiendo el fabricante como por
ejemplo una hélice Hartzell puede tener una vida propia de 1500 horas en
promedio donde después toca someterlas a una reparación igual que los motores
de los carros que cada x kilometraje hay que someterlos a una reparación de
motor.
17
Igualmente todo avión de hélices
debe
ser
sometido
inspección cada
a
una
50, 100, 500 y
1000 horas, donde 50 horas de
vuelo pueden equivaler a 15 días
de vuelo más o menos, allí se
revisa
Ilustración 9 Desmonte en inspección de 1000 hrs.
cada
uno
de
los
componentes del avión incluido las
hélices las cuales deben cumplir con un reporte de inspección (ver apéndice 1) las
cuales no se desmontan, pero si presenta fallas en alguno de los chequeos los
cuales son muy comunes en las hélices se procede a su desmonte y reparación o
si es necesario, es enviada a un técnico especialista en hélices.
No obstante un avión nuevo que puede estar realizando su primer vuelo puede
requerir una reparación en su hélice que requiere que se desmonte, pudiendo esto
ser ocasionado a diferentes factores externos como piedras en las pista, pistas
des pavimentadas, hielo entre otros factores, pudiendo estos producir averías
como grietas en el ángulo de ataque, fuga de fluidos, desajuste entre otras fallas
que se pueden encontrar después en una inspección que se realiza después de
cada jornada de vuelo.
18
2.4 PARTES DE UNA HELICE
Ilustración 10 Partes de una hélice.
FUENTE: Service manual Piper Seneca II
19
2.5 REMOCION DE HELICE
A. Retire el hardware que se conecta la nariz cubierta y retire la cubierta del motor.
La parte superior y los paneles laterales pueden ser retirados para una mayor
accesibilidad.
B. Quite el cable de seguridad de las tuercas de la hélice de montaje y retire las
tuercas.
C. Coloque una bandeja de goteo debajo de la hélice para atrapar derrames de
aceite y tire de la hélice del eje del motor.
D. Si el mamparo del spinner (ver ilustración 10) y el spinner se van a retirar,
quitar la tapa en punta del spinner fija por tornillos a la cubierta. Remover el
spinner mediante la eliminación del cable de seguridad y la contratuerca de la
hélice en el extremo delantero de la pared delantera del spinner y los tornillos que
fijan el controlador para el mamparo de popa.
El mamparo de popa spinner se puede quitar desde el cubo mediante la
eliminación de las tuercas de seguridad.
2.6 LIMPIEZA, INSPECCIÓN Y REPARACIÓN DE HÉLICE
A. Compruebe si hay fugas de aceite y grasa.
B. Limpiar el spinner, cubo de la hélice, y las hojas con un disolvente no corrosivo.
C. Inspeccione las piezas del cubo para detectar grietas.
D. Piezas de acero de cubo no se debe permitir oxidar. Use pintura de aluminio
para retocar, si es necesario, o reemplácelos durante la revisión.
E. Revise todas las partes visibles de desgaste y seguridad.
F. Ver cuchillas para determinar si giran libremente en el tubo de guía de maza.
Esto se puede hacer por oscilación de los contrapesos o cuchillas de un lado a
otro a través de la libertad leve permitido por el mecanismo de cambio de tono. Si
20
aparecen apretados y se lubricaron correctamente, la hélice debe ser desmontada
por un centro de servicio autorizado.
G. Inspeccione las cuchillas para daños o grietas. Nicks en los bordes de ataque
de las hojas deben ser reparados y todos los bordes redondeados, ya que las
grietas a veces parten de esos lugares. Use tela de esmeril fina para el acabado.
H. Compruebe el estado de las tuercas de la hélice de montaje y pernos.
I. Cada cara cuchilla se debe lijar ligeramente con papel de lija fino y pintado, de
ser necesario, con una pintura negro mate con brillo retardado. Una aplicación de
aceite o cera se puede aplicar a las superficies para evitar la corrosión.
J. Engrase el cubo a través de los accesorios de engrase. Quite una de las dos
conexiones para cada pala de la hélice; alternar la próxima vez. Aplique grasa a
través de la boquilla de engrase hasta que la grasa fresca salga por el orificio de
ajuste del ajuste eliminado. Se debe tener cuidado para evitar soplar las juntas
centrales.
K. Comprobar si hay fugas de aire mediante la aplicación de una solución de jabón
alrededor de la válvula de aire y detener la tuerca de ajuste.
Fuga interna aparecerá como el aire fluye a través de la varilla del pistón.
2.7 DEFINICION TERMINO HERRAMIENTA
En un sentido amplio, una herramienta es aquel elemento elaborado con el
objetivo de hacer más sencilla una determinada actividad o labor mecánica, que
requiere, para llevarla a buen fin, de una aplicación correcta de energía.
En un sentido menos amplio, la palabra herramienta puede referirse a aquellos
utensilios fuertes y resistentes, principalmente elaborados con hierro, tal como ya
nos anticipa el origen de la palabra y que sirven para que las personas realicen
diferentes trabajos mecánicos que sí necesitan de la aplicación de la fuerza física.
21
Todas las herramientas existentes siempre cumplen uno o varios propósitos
específicos, es decir, no existe ninguno que no tenga una concreta función
técnica.
La mayor parte de las mismas resultan ser combinaciones simples de máquinas
que presentan una ventaja mecánica. En el caso de la pinza, por ejemplo, actúa
como si fuese una doble palanca, estando su punto de apoyo en la articulación
central, la potencia se la da la mano y la resistencia se manifiesta por la pieza que
sujeta.
Existen dos tipos de herramientas, las mecánicas, que utilizan una fuente de
energía externa, como la energía eléctrica y las manuales, que emplean la fuerza
muscular humana. Las de este tipo son generalmente de acero, metal, madera o
goma y mayormente son empeladas para concretar tareas de reparación o
construcción, tareas que sin ellas, serían muy. (Definicion ABC, 2007)
2.8 DEFINICION TERMINO UTENSILIO
Este término es generalmente definido por diferentes fuentes como cualquier
objeto manual de uso frecuente en una actividad, trabajo u oficio, entre otros,
siendo un claro ejemplo los utensilios de cocina, que son de uso manual, frecuente
y en un área u oficio determinado.
2.9 POSTURAS Y MOVIMIENTOS
El movimiento corporal permite adoptar diferentes posiciones las cuales nos dejan
ubicarno en el espacio, estando cada posición contenida en un grupo de posturas
básicas ya sea de pie, sentado o sedente, o acostado o decúbito. De igual forma
el cuerpo se divide en tres planos los cuales son los que marcan la dirección que
sigue cada segmento durante su movimiento. Estos planos son el horizontal, el
sagital y el frontal. El aparato locomotor suele sufrir lesiones las cuales se dan en
su totalidad por la adopción de posturas incorrectas o en su defecto por el mal uso
de objetos como herramientas el cual se conoce como desordenes por trauma
22
acumulado y se catalogan como productos de los agentes ergonómicos
básicamente a causa del mal diseño de las herramientas: mala relación
antropométrica entre el objeto y el usuario, objetos que obligan al usuario a
adoptar posturas antinaturales, actividades que obligan a realizar movimientos
repetitivos y el mal manejo de cargas excesivas. (Flores, 2001)
2.9.1 Ángulos Límites
Ilustración 12 Ángulos de flexión de la cintura, pies y manos.
FUENTE: Ergonomía 3: Diseño de puestos de trabajo
Ilustración 13 Movimientos de la cabeza.
23
Ilustración 11 Flexión y extensión de las piernas.
Ilustración 14 Angulo de inclinación lateral de la cabeza y
extensión hacia atrás del brazo.
2.9.2 Lesiones A Causa De Problemas Ergonómicos
ESGUINCES Y DISTENSIONES
Los esguinces son consecuencia de esfuerzos excesivos, a veces descontrolados,
movimientos bruscos, esfuerzos con las manos y/o brazos en mala posición.
Los efectos son al comienzo dolor, luego la aparición de derrames y terminando
muchas veces en incapacidad funcional. Las soluciones son similares a las de
caso anterior agregando la necesidad de una buena noción de los movimientos
correctos, las posiciones adecuadas y el conocimiento de las limitaciones de
fuerza corporal individual. (Melo, 2007)
EPICONDILITIS
Es el resultado el resultado de movimientos con fuerza y sobrecargas constantes
que producen la rotura del anclaje de los tendones extensores de la mano en el
codo, generando dolor en la parte externa del codo con dirección hacia el
antebrazo, terminando con incapacidad funcional. (Melo, 2007)
FALTA DE RIEGO SANGUÍNEO
La falta de irrigación sanguínea la provocan bandas circulares sobre el brazo (a
veces por la misma ropa), o por ambientes o materiales fríos, teniendo como
síntomas adormecimiento, dolor y calambres. (Melo, 2007)
Para evitar esto hay que eliminar las causas de la compresión circunferencial
(efecto torniquete) y herramientas con coberturas o materiales cálidos. (Melo,
2007)
PROBLEMAS CÉRVICO-BRAQUIALES
La compresión de los nervios y vasos sanguíneos en el cuello y hombros se
produce por problemas posturales que obligan a elevar los brazos por encima de
los hombros, el resultado son calambres en los dedos, con sensación de tener los
brazos dormidos y pulso débil. (Melo, 2007)
24
DEFORMACIONES ARTICULARES
Sucede cuando la persona es sometida a sobrecargas de repetición reiteradas y
de larga duración, se producen deformaciones que conllevan una disminución de
la flexibilidad ósea con la aparición de dolor. Muy posiblemente a causa de
herramientas mal diseñadas y posiciones de trabajo incorrectas. (Melo, 2007)
INFLAMACIÓN DE LA CÁPSULA ARTICULAR
Esto se debe a movimientos repetitivos que causan el deterioro de las Cápsulas
articulares, teniendo como síntoma principal la aparición de dolor al realizar
movimientos con la parte comprometida del cuerpo. Se da generalmente a causa
de manipulación incorrecta. (Melo, 2007)
BURSITIS
La bursitis es una inflamación de las bolsas ubicadas en el entorno de las
articulaciones, se debe al rozamiento tendinoso por falta de descanso, dando lugar
a derrames pariarticulares con dolor. Se presenta a causa de esfuerzos y
movimientos exigentes acompañado por un descanso no apropiado. (Melo, 2007)
2.10 FUTURO AVIACION GENERAL
“A medida que la economía del mundo se amplía y se entrelaza, el transporte
seguro, rápido y accesible será más importante que nunca. En efecto, mientras
que las mejoras en la tecnología de las comunicaciones nos acercan, la necesidad
de viajar y encontrarse cara a cara es cada vez mayor, como lo atestigua el
reciente crecimiento de viajeros. El transporte aéreo se ha convertido en una
característica aceptada del mundo moderno, lo que asegura su crecimiento futuro.
Aunque las compañías aéreas comerciales no han llegado todavía a sus límites de
capacidad, cada vuelo adicional, especialmente cerca de las principales ciudades,
se realiza con creciente incertidumbre sobre su puntualidad o viabilidad. Los
retrasos en los aeropuertos se han convertido en una constante y probablemente
se agravarán a medida que crecen los viajes aéreos.
25
La Aviación General y de Trabajos Aéreos ofrecen una alternativa a este
panorama desolador de los viajes aéreos en el futuro. La capacidad de las
pequeñas aeronaves para operar en aeropuertos suburbanos y rurales en el
espacio aéreo no utilizado por las compañías aéreas presenta atractivas
alternativas. La promesa de transporte interurbano futuro está en sus formas
alternativas, una de las cuales es sin duda la Aviación General.” (AOPA Colombia,
2003)
Tal y como lo menciona la asociación colombiana de aviación civil general
(AOPA), el futuro de la aviación civil general tiene un futuro muy comprometedor,
en Colombia y el mundo, por consiguiente este sector por su crecimiento
demandara una gran cantidad de servicios y productos, muy posiblemente una
demanda muchísimo mayor que la que hoy en día se tiene para estos aviones,
demanda de productos que podría ser muchísima mayor que la que actualmente
se tiene para los grandes aviones comerciales, ya que no estaríamos hablando de
un avión para 50, 100, 150, 600 personas sino de un avión para una o máximo 10
personas, aunque cabe aclarar que no todo las personas se encuentran en
condiciones de adquirir una aeronave de este tipo, pero si un porcentaje favorable
de personas de clases altas y medianas y grandes compañías donde el tiempo y
la comodidad no tienen valor y más si se tiene en cuenta que un pequeño avión
monomotor puede valer incluso menos que lo que vale un auto deportivo.
2.11 AEROCIVIL
La Aeronáutica Civil es el organismo público encargado del control y regulación de
la aviación civil en Colombia la cual a su vez es regida por la OACI (Organización
De Aviación Civil Internacional) dicho control y regulación se realiza por medio por
medio del reglamento aeronáutico colombiano (RAC) el cual está dividido en 24
partes en las que se habla de las normativas aeronáuticas tanto en tierra como en
aire siendo las partes 2 y 4 las que contendrían información relacionada con el
contexto a intervenir desde las problemática.
La Aerocivil por medio del RAC se encarga de vigilar y controlar:
26

Personal aeronáutico

Actividades civiles aéreas

Normas de Aeronavegabilidad y Operación de Aeronaves

Tránsito Aéreo

Sanciones

Investigación de Accidentes e Incidentes de Aviación

Certificación de Tipo y Fabricación de Productos Aeronáuticos

Transporte de Mercancías

Normas Ambientales para la Aviación

Meteorología Aeronáutica

Cartas Aeronáuticas para la Navegación Aérea

Aeródromos, Aeropuertos y Helipuertos

Búsqueda y Salvamento

Normas sobre Seguridad de la Aviación Civil

Unidades de Medida para Operaciones Aéreas y Terrestres de las
Aeronaves

Normas sobre Matrículas, Registro e Identificación de Aeronaves
2.12 OACI
Un organismo especializado de las Naciones
Unidas, la Organización de Aviación Civil
Internacional
(OACI)
fue
creada
para
promover el desarrollo seguro y ordenado de
la aviación civil internacional en todo el
mundo. Formula las normas y reglamentos
necesarios para la protección, seguridad,
eficiencia y regularidad, así como para la
Ilustración 15 OACI organismo especializado
de las naciones unidas.
FUENTE: http://infoavion.com.ar
protección de la aviación y el medio ambiente. La Organización sirve como foro
para la cooperación en todos los campos de la aviación civil entre sus 191 países
27
miembros donde Colombia hace parte de los 35 países miembros del consejo.
(Organizacion de aviacion internacional)
2.13 USUARIOS
2.13.1 Usuario Directo
Las personas que se involucrarían de manera directa con el soporte serian los
técnicos en línea de aviones o TLA y los técnicos especialistas en hélices siendo
los primeros los que se encargan de ejecutar mantenimiento en línea, revisar,
aprobar y retornar a servicios después de haber ejecutado, supervisado o
inspeccionado, trabajos de mantenimiento rutinario o periódico de transito y
pernoctada, realizando comprobación de funcionamiento de aviones.
Los TLA cuentan con capacidad y competencias de:
-
Revisar, aprobar y retornar a servicio, después de haber ejecutado,
supervisado o inspeccionado, trabajos de mantenimiento rutinario o
periódico de tránsito y pernoctada.
-
Cambio de partes, ajustes, reparaciones menores.
-
Comprobación de funcionamiento en aviones, y sus respectivas plantas
motrices y pruebas en tierra relacionadas con los sistemas de los mismos.
-
Avalar y dirigir proyectos y cálculos relaciones con modificaciones no
estructurales, cambios de motor o modificaciones en aeronaves civiles,
contempladas en las especificaciones técnicas o certificados tipo otorgados
por el país de origen de la aeronave.
-
Asesorar, dirigir y certificar reparaciones menores relacionadas con
aeronaves civiles.
-
Asesorar, dirigir y certificar la confección de tablas de peso y equilibrado de
aeronaves y sus certificaciones.
-
Explicar, observar y corregir el uso de las herramientas, elementos,
instrumentos, aparatos y equipos de utilización permanente.
-
Aplicar en la industria en general de manera responsable normas
nacionales e internacionales.
28
-
Analizar métodos y tiempos.
-
Interpretación de planos de detalles y conjuntos.
-
Técnicas de los sistemas Neumáticos, Hidráulicos, Eléctricos.
-
Técnicas de Control de Calidad y en sus diversas especialidades.
-
Utilizar técnicas probadas y útiles para evaluar las distintas fases del
trabajo.
Los TLA son personas generalmente son hombres jóvenes con una edad mínima
de 18 años con un status socioeconómico generalmente medio, con una formación
académica de bachiller y 4 semestres de formación en un centro de entrenamiento
aeronáutico
aprobado
para
su
funcionamiento
por
la
Aeronáutica
Civil
Colombiana, donde aprenden y desarrollan las habilidades y conocimientos
previamente nombrados con el fin de cumplir un requerimientos para la obtención
de una licencia como TLA la cual después de culminados los estudios, cada 2
años debe efectuar un curso de repaso conforme el programa de entrenamiento.
El reglamento aeronáutico colombiano (RAC) en la parte segunda (personal
aeronáutico), capitulo 4 (personal técnico terrestre), numeral 2.4.2.4.1 indica los
conocimientos de un TLA, el numeral 2.4.3.4.1 hace referencia a los
conocimientos que debe manejar un técnico en reparación de plantas motrices y
numeral 2.4.3.7.1 a los conocimientos de un técnico especialista en hélices,
siendo estos dos últimos los que realizan labores únicamente en los motores.
TECNICO EN REPACION DE
PLANTAS MOTRICES
(MOTOR RECIPROCO)
a. Características de construcción,
principios de funcionamiento.
b. Sistemas de combustible,
componentes y su funcionamiento.
c. Desarme del motor; y subconjuntos,
secciones de potencia.
d. Limpieza e inspección, elementos,
equipos, disolventes.
e. Conocimientos sobre inspección
electromagnética y demás métodos de
inspección aplicables.
TECNICO ESPECIALISTA EN
HELICES
a. Regulaciones aeronáuticas.
b. Normas de seguridad aérea.
c. Principios fundamentales de
aerodinámica, teoría de la pala (hélice
con 2 o 3 palas).
d. Materiales empleados en la
construcción de hélices; procedimientos
de construcción de palas.
e. Descripción de tipos de hélices;
especificaciones técnicas de las hélices
(certificado tipo).
29
f. Reparación y reemplazo de partes.
g. Desensamble y ensamble de
motores y subconjuntos, secciones de
fuerza.
h. Desensamble y ensamble final de
secciones posteriores y de turbina.
i. Operaciones finales, comprobación
de componentes.
j. Corrida de motores en banco de
prueba.
k. Equipo de taller.
l. Conocimientos sobre directivas de
aeronavegabilidad.
m. Turbinas de recuperación de
potencia.
n. Sistemas de inyección directa de
combustible.
f. Hélices de paso fijo; reparación.
g. Hélices de contrapesas; teoría de la
hélice; características de construcción;
funcionamiento; desarme, inspección,
medición y reglaje de palas y de su
compensación.
h. Gobernadores de simple y doble
capacidad; función del gobernador;
partes, componentes y su
funcionamiento.
i. Hélices hidromáticas; teoría de la
hélice hidromática; partes y conjuntos
componentes y materiales empleados;
funcionamiento de la hélice
hidromática.
j. Hélices eléctricas y gobernadores de
las mismas; reemplazo de partes,
componentes y su funcionamiento.
k. Conocimientos básicos del
funcionamiento de las hélices aeroprop.
l. Equipo de taller.
m. Pulimento de palas.
n. Conocimientos sobre directivas de
Aeronavegabilidad.
ñ. Factores humanos en aviación.
Tabla 1 Conocimientos técnico en reparación de plantas motrices y técnico especialista en palas.
2.13.2 Usuario Indirecto
La optimización de los procesos conlleva a beneficiar a una cadena de personas
empezando por el usuario directo y pasando a unos usuarios indirectos en este
caso los pilotos de las aeronaves o los pasajeros. Siendo los primeros hombres o
mujeres mayores de edad con una formación como bachiller y piloto privado o
comercial, con estatura mínima de 1.65 y máxima de 1.95 y un buen estado físico,
es decir buena visión, no sufrir enfermedades cardiacas entre otros lo cual es
revisado cada tiempo determinado. Generalmente son personas con un status
socioeconómico alto.
30
2.14 NORMATIVIDAD
El reglamento aeronáutico colombiano o por sus siglas RAC tiene como función
normalizar las reglas del espacio aéreo colombiano, el mantenimiento de
aeronaves tanto
civiles como
militares, las
formas de
inspección,
los
procedimientos adecuados en toda aeronave y el cuidado legal desde su
almacenamiento hasta su montaje.
El RAC es un documento que se divide en 24 partes; cada una posee una
disposición legal acerca de un procedimiento especifico para cada una de las
aeronaves, a su vez cada parte se divide en sub-partes, donde se especifica y se
detalla el procedimiento adecuado según sea el caso, este documento rige toda
aeronave que pretenda utilizar el espacio aéreo colombiano o en su defecto
realice algún procedimiento de los descritos en este manual. Su correcto uso y
empleo permitirá que las disposiciones legales escritas no interfieran con el
correcto desempeño de la aeronave.
Respecto a este proyecto la parte segunda (personal aeronáutico), capitulo 4
(personal técnico terrestre), contiene los Requisitos generales a las licencias y
habilitaciones de técnicos en mantenimiento de aeronaves. Siendo los numerales
2.4.2.4 hasta el 2.4.2.4.4 los que contienen información relevante respecto a los
TLA, como conocimiento, experiencia, áreas de desempeño entre otra información
de vital importancia. Los numerales 2.4.3.4 hasta el 2.4.3.4.4 contienen
información acerca de personal especializado en plantas motrices como lo son los
técnicos especialistas en reparación de plantas motrices de igual forma desde el
numeral 2.4.3.7 hasta el 2.4.3.7.4 se encuentra normatividad exclusivamente
sobre el manejo de hélices las cuales son consideradas parte del motor.
Igualmente la parte cuarta (Normas de Aeronavegabilidad y operación de
aeronaves), subparte D (organizaciones de mantenimiento), capitulo 8 (talleres
aeronáuticos) contiene toda aquella información relevante para determinar y
analizar las áreas de desempeño del proyecto a desarrollar brindando este
capítulo datos como los requisitos para la emisión de los certificados de
31
funcionamiento de Talleres Aeronáuticos de Reparaciones y las categorías
relacionadas con sus instalaciones para el mantenimiento y alteración de
estructuras de aeronave, motor, hélices y componentes, y establecer las normas
generales de operaciones para los titulares de estos permisos y categoría, Siendo
los numerales 4.11.2.4, 4.11.2.8 y 4.11.2.9 los que hacen énfasis en los equipos y
materiales a utilizar en las aeronaves. (Aerocivil)
La Aeronáutica Civil supervisa el cumplimiento de estas normativas y el resto del
RAC por medio de inspectores ubicados en los aeródromos activos del país,
generalmente siempre hay presente un POI (Principal Operations Inspector), que
se encarga de supervisar todo lo relacionado con operaciones en tierra y aire,
personal aeronáutico terrestre y aéreo, entre otros y el PMI (Principal Maintenance
Inspector) que se encarga de supervisar todo lo relacionado con el adecuado
funcionamiento de las aeronaves e infraestructura terrestre para el correcta
2.15 CONTEXTO
Los talleres aeronáuticos en Colombia son clasificados en categorías según los
servicios, labores que realizan y tipo de avión que atienden, en este caso por
tratarse de aeronaves pequeñas con motor a pistón deben tener como mínimo las
siguientes categorías:
b): CATEGORIA DE PLANTAS MOTRICES
Clase I. Motores recíprocos hasta 400 HP (ver ilustración 20)
Clase II. Motores recíprocos de más de 400 HP (ver ilustración 21)
c): CATEGORIA HELICES (ver ilustraciones 17 y 19)
Clase I. Todas las hélices de paso fijo y de paso ajustable en tierra, de
madera, metal o de construcción compuesta.
Clase II. Todas las demás hélices por marca y modelo. (ver ilustración 18)
32
h): SERVICIOS DE MANTENIMIENTO
Clase I. Servicios de mantenimiento preventivo y correctivo de trabajos en
sistemas de motores, accesorios y componentes; reparaciones menores,
ajustes etc., en aeronaves con peso máximo para despegue hasta 5.700
Kgs. para marca y modelo especifico con limitaciones de acuerdo a la
capacidad técnica del Taller.
De igual forma un taller aeronáutico de reparaciones en Colombia debe cumplir
con los siguientes requisitos para sus edificaciones e instalaciones:
-
Alojamiento para los equipos de soporte y materiales necesarios.
-
Espacio suficiente para el trabajo para el cual se solicita la categoría.
-
Instalaciones para almacenar adecuadamente, separar y proteger,
materiales, partes y suministros.
-
Instalaciones para
una
adecuada
protección
de
los
repuestos y
subconjuntos durante el desmontaje, limpieza, inspección, reparación,
alteración y montaje, de tal forma que el trabajo hecho esté protegido de los
fenómenos del medio ambiente, el polvo y el calor; que las operaciones
estén protegidas de forma tal que no sean perjudicados en sus condiciones
físicas; y que las operaciones de mantenimiento tengan instalaciones
eficientes y adecuadas.
-
Poseer un espacio de taller adecuado para ubicar las herramientas y
equipos donde se realicen la mayor cantidad de trabajos en banco. No es
necesario separar los espacios del taller, pero las máquinas y equipos
deben estar separados cada vez que:
o Se maquinen o se realicen trabajos de carpintería tan cerca del área
del montaje que las virutas de metal u otro material puedan caer
inadvertidamente en el trabajo parcial o totalmente montado.
o Las unidades de limpieza de las partes en lugares sin separar, estén
cerca de otras operaciones.
o El trabajo en tela se realiza en una zona que esté afectada por
aceites, grasas o fluidos.
33
o La pintura con soplete se realice en una área en la cual la misma o
pulverización de ella pueda caer sobre el trabajo parcial o totalmente
terminado.
o Las operaciones de inyección de pintura, limpieza, o maquinado, se
realicen tan cerca de las operaciones de ensayo de manera que
puedan afectar la precisión del equipo de ensayo.
o Se almacenen baterías de ácido y cadmio níquel.
-
Debe proveer espacio adecuado para el montaje en una estructura cerrada
donde se realice la mayor parte del trabajo de mantenimiento. Este espacio
debe ser lo suficientemente grande como para cobijar el producto más
grande en el que se vaya a trabajar, según la categoría.
-
Debe contar con instalaciones de almacenamiento de uso exclusivo,
adecuadas para almacenar partes estándar, repuestos y materias primas,
las que deben estar separadas de los locales del taller y del trabajo.
-
Debe almacenar y proteger las partes que son montadas o desmontadas, o
que estén esperando ser montadas o desmontadas, para eliminar la
posibilidad de que sean dañadas.
-
Debe proveer una adecuada ventilación para el taller y las áreas de montaje
y almacenaje, de forma tal que no perjudique la salud física de los
trabajadores.
-
Debe proveer una iluminación adecuada, para que la calidad de todo
trabajo realizado no se vea afectada. debe controlar las condiciones
ambientales, según lo requerido por el fabricante del producto aeronáutico
como la temperatura del taller y del área de montaje de forma tal que no
perjudique la calidad del trabajo realizado. Cuando se realicen operaciones
especiales de mantenimiento tales como trabajos con tela o pintura, el
control de la temperatura y humedad, debe ser adecuado para asegurar la
Aeronavegabilidad del artículo que está siendo mantenido.
34
2.16 TIPOLOGIAS Y ANALOGIAS
PRACTICO FUNCIONAL: Herramienta de ajuste manual,
plegable, con un brazo hidráulico capaz de acoplarse sobre
motores de 4, 6 y 8 cilindros y levantarlo, con capacidad
máxima hasta 2 toneladas.
FORMAL ESTETICO: Herramienta construida en su
totalidad de tubos de acero cuadrados, cuanta solo con los
elementos esenciales para cumplir su función, muy poco
agradable y no elementos adicionales de seguridad.
Ilustración 16 Grua para motor.
FEUNTE: http://www.centrodewalt.com
GRUA PARA MOTOR
SIMBOLICO COMUNICATIVO: Es herramienta aparatosa
que permite deducir donde se debe ubicar para su uso, mas
no comunica su usabilidad, generalmente utilizan colores
dentro de una escala de rojos, los usados normalmente
para herramientas.
CONCLUSIÓN: Una herramienta muy útil, pero que fue pensada exclusivamente para carros
ya que sus brazos tienen un tope de altura máxima por lo cual no le permiten levantar cosas
que estén a una mayor altura como la de un motor de una avión cessna. Requiere varias
personas para su correcto funcionamiento.
Tabla 2 Tipología grúa para motor.
PRACTICO FUNCIONAL: Herramienta fija construida de
madera en forma de U, para soportar varias hélices de 3
palas.
FORMAL ESTETICO: Es una herramienta pensada
netamente desde lo funcional con un acabado final de
pintura azul.
Ilustración 17 Soporte fijo para hélices.
SOPORTE FIJO PARA
HELICES
SIMBOLICO COMUNICATIVO: Es herramienta aparatosa
que al estar sin hélices, no dar a entender claramente su
función a pesar de esto da entender que los dos maderos
verticales cumplen una función de soportar.
CONCLUSIÓN: El soporte puede tornarse inestable por sus características estructurales y
material de construcción no obstante cumple correctamente la función para la que fue
construido.
Tabla 3 Tipología soporte fijo para hélices.
35
PRACTICO FUNCIONAL: Herramienta neumática que se
utilizan para aflojar, apretar y aplicar la torsión correcta a las
tuercas de retención de eje de hélices y tuercas de
rodamiento de empuje del motor.
FORMAL ESTETICO: Herramienta diseñada únicamente
con un fin funcional, dejando a un lado la estética.
Ilustración 18 Multiplicador de torsión.
FUENTE: http://www.hydratight.com/es-mx
MULTIPLICADOR DE
TORSION
SIMBOLICO COMUNICATIVO: Al ser una herramienta
altamente especializada que va ser usado por personal
especializado no debe comunicar claramente su uso a las
demás personas.
CONCLUSIÓN: Utilizada en turbinas muy complejas donde cada pieza debe ir ajustada con la
presión indicada. Para su funcionamiento debe tenerse una grúa que sostenga el multiplicar
para así permitirle al operario su correcta manipulación.
Tabla 4 Tipología Multiplicador de torsión
PRACTICO FUNCIONAL: Soporte que permite girar
libremente los motores sobre el eje de la hélice para realizar
diferentes trabajos de reparación más cómodamente.
FORMAL ESTETICO: Soporte construido con tubería
cuadrada en forma de L con 4 puntos de apoyo para el piso.
Ilustración 19 Soporte de libre rotación.
SIMBOLICO COMUNICATIVO: Sus palanca principal de
giro da a entender claramente la función que desempeña
esta, no obstante en conjunto su función principal no es
clara.
SOPORTE DE LIBRE
ROTACION PARA MOTOR
CONCLUSIÓN: Una herramienta pensada y fabricada por el mismo usuario de una manera
artesanal con una función muy específica dejando de a un lado la parte estética. Es algo sin
antecedentes de producción en masa por lo que el usuario recurrió a su propia construcción.
Tabla 5 Tipología soporte de libre rotación.
36
2.17 CASOS DE ESTUDIO
Con el fin de realizar un estudio de campo más profundo y detallado, que
permitiera analizar las diferentes variables que afectan el diseño, se procedió a
buscar en la ciudad de Pereira diferentes organizaciones o empresas que
pudieran compartir sus conocimientos e infraestructura que tienen en el sector
aeronáutico más específicamente en la aviación general.
La primera organización con la que se
conto para el estudio de campo fue la
escuela de aviación INEC, donde se
encargan de formar a técnicos en línea de
aviones, por lo que cuentan con taller
idóneo para el estudio y funcionamiento de
las distintas partes de un avión.
Ilustración 20 Logo escuela de aviación INEC.
FUENTE: http://www.facebook.com/aviacioninec.pereira
Ilustración 21 Estudio de campo.
37
Simultáneamente con la colaboración
de del ingeniero mecánico, especialista
en mecánica aeronáutica Ing. Pastor
Eduardo Quintero, se logro acceder a
las instalaciones de la aerolínea Aexpa
(Aeroexpreso del pacifico S.A.) la cual
cuenta con un hangar en el aeropuerto
Ilustración 25 Logo Aexpa.
FUENTE: http://www.aexpa.com.co
matecaña en el cual se presta servicio y
mantenimiento a sus aeronaves, las cuales son del tipo para la cual se está
diseñando el soporte.
La visita se realizo con el fin de realizar un estudio de campo en el espacio real
sobre el cual estará el producto una vez construido, conocer los diferentes
procedimientos realizados en estos lugares e igualmente tomar medidas en las
diferentes aeronaves presentes en este hangar para así tenerlas presentes al
momento de diseñar.
38
3. ETAPA DE DISEÑO
3.1 METODOLOGIA DE DISEÑO
Tras realizar todo un proceso investigativo, el cual está dentro de una metodología
de investigación para el diseño y comprensión de diferentes variables tal y como lo
plantea Bruno Munari en su metodología de diseño la cual será implementada en
todo el proceso de diseño de este proyecto, para entender más claramente el área
con la que se está trabajando, sus problemas y subproblemas, con el fin de
entender mejor el área de acción y las posibles causas del problema y sus
posibles soluciones a través de la ya nombrada metodología.
La metodología de Bruno Munari consta de las siguientes etapas:
1. Definición del problema
2. Elementos del problema
3. Recopilación de datos
4. Análisis de datos
5. Creatividad
6. Materiales – Tecnologías
7. Experimentación
8. Modelos
9. Verificación
Con un conocimiento muy claro del problema y del área de acción se desarrollaran
propuestas más certeras que satisfacera una problemática de diseño que desde el
inicio del procesos fue estudiada, pensada y diseñada desde el sector
aeronáutico, dando como resultado un producto que encaja dentro del sector
aeronáutico, altamente creativo que no solo fue pensado desde el problemas si no
también desde todo un entorno, cumpliendo así con unos estándares y normas
ergonómicas que se permitirán el cumplimento de una función que permitirá
optimizar un proceso.
39
3.2. REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
REQUERIMIENTOS DE USO
DETERMINATES
PARAMETROS
Reducirse al mínimo las personas requeridas para
desmontar una hélice.
Tomar en cuenta que la herramienta no interfiera
con el proceso de desmonte de la hélice.
- La herramienta debe permitir que una sola
persona desmonte una hélice de 2 o 3 palas ya
sea de paso fijo o variable.
- La herramienta debe remplazar a las personas
que sostienen la hélice mientras otra suelta la
hélice del motor.
- EL TLA debe laborar donde se conecta la brida
del eje de la hélice y la brida del cigüeñal del
motor.
Brida del cigüeñal
Brida del eje de la hélice
Tomar en cuenta que la herramienta en general o
componentes específicos no deben representar un
riesgo para integridad física del TLA.
EL producto, en caso de presentar fallas tendrá la
posibilidad de ser reparado en el mismo entorno
para el que se definió.
Las partes que tengan uso proximal deberán tener
una relacional dimensional acorde a la parte del
cuerpo que la manipula.
Mejoramiento de las condiciones ergonómicas al
momento de desmontar y desplazar una o dos
hélices.
Debe tenerse en cuenta el acople correcto entre la
hélice y la herramienta.
La herramienta podrá desplazarse libremente por
las instalaciones donde se establezca.
- SI se tienen partes de ajuste, encaje,
desplazamiento, presión, entre otras que
representen un riesgo para el TLA, se debe
asegurar que no tendrán contacto con el cuerpo
del usuario.
- Las partes que representen riesgo deben
cubrirse sin que impida el correcto
- En caso de una falla no se requerirán lugares o
herramientas especializadas para su reparación.
- Las partes averiadas podrán ser reemplazadas
por otras que cumplan la misma función y tengan
la misma dimensión.
- Las partes que requieran manipulación deben
estar al alcance del TLA en una posición
erguida.
- reducir al mínimo las sobre extensiones que
pueda realizar el TLA al llegar a ciertas partes de
la herramienta.
- El TLA no deberá soportar nunca con el peso
de una hélice.
- Suprimir baricentros y puntas.
- Podrá utilizarse simbología que comunique la
forma correcta de acoplar la hélice y la
herramienta.
- Para mover la herramienta el usuario podrá
deslizar la herramienta por el piso al empujarla.
40
REQUERIMINTOS DE FUNCION
La herramienta deberá brindar la suficiente
confianza al usuario al momento de utilizarse.
- El soporte podrá sostener una hélice sin
ninguna dificultad, mostrándose siempre estable.
Podrá tener valores agregados que cumplan sub
funciones comunes al momento de desmontar una
hélice.
- Podrá tener una parte para la ubicación de las
herramientas necesarias para desmontar una
hélice.
- El derramamiento de aceite de la hélice podrá
controlarse con un valor agregado del soporte.
- La restricción de peso será una hélice de 40 kg,
no obstante deberá soportar más o menos 60 kg.
- Tendrá 20 kg más de gracia, en caso de no
respetarse los límites de peso de las hélices.
- Las uniones deberán ser pulidas y en caso de
requerirse se podrá utilizar masillas que ayuden a
brindar una apariencia limpia.
- En caso de aplicarse pintura deberá utilizarse
pintura electroestática que tiene un mayor
resistencia al maltrato.
- Puede contemplarse la posibilidad de cromar.
- La parte que soporte las hélices podrá ser móvil
con el fin de ajustarse a diferentes alturas de
aviones.
- Podrá soportar hélices de 2 y 3 palas.
EL límite de peso de la estructura no deberá ser
igual a la hélice más pesada que soportara.
|Debe tener muy buenos acabados de mano factura
y pintura.
La herramienta debe ser versátil para poder usarse
en un amplio rango de aviones que estén dentro de
unos límites establecidos.
REQUERIMIENTOS ESTRUCTURALES
Debe ser una solución muy racional.
Debe contemplarse la utilización de un material
principal y que los adicionales estén en armonía con
el principal.
Todos los componentes y diferentes piezas deberán
combinarse formando una sola pieza principal.
Deben considerarse formas que brinden mejor
estabilidad y soporte de cargas.
- El producto deberá ser sobre todo diseñado
pensando en su función.
- Debe contener solo los componentes y partes
esenciales que le permitan cumplir
eficientemente sus funciones.
- Los mecanismos a utilizar podrán estar
contenidos dentro de la misma estructura del
producto.
- todo lo exterior del producto deberá tener una
función formal que este en armonía con el
contexto.
- En caso de requerirse uniones entre materiales
iguales, deberán implementarse técnicas de
unión que permitan la fusión de los dos
componentes.
- En caso de requerirse uniones de 2 materiales
diferentes estar deberá ser la apropiada y tratar
de mantenerse oculta a la visual del usuario.
- Se tendrá presente siempre el triangulo como
forma ideal de estructuración y soporte de
cargas.
- Preferiblemente la hélice deberá sostenerse los
más cerca al centro de gravedad de esta.
Tabla 6 Requerimientos de diseño
41
3.3 ALTERNATIVAS DE DISEÑO
3.3.1 Alternativa 1
Estructura en tubería redonda con puntos de apoyo en triangulo y soportes para la
hélice móviles para de acuerdo la altura de la hélice.
Ilustración 29 Alternativa 1.
3.3.2 Alternativa 2
Estructura cuadrada con capacidad
de soportar dos hélices con un eje
de rotación en la parte superior que
permite girar libremente el soporte
de las hélices.
La altura puede ser variar de
acuerdo la necesidad por medio de
un sistema hidráulico con palanca.
42
3.3.3 Alternativa 3 (Seleccionada)
Soporte con dos columnas laterales triangulares con un mecanismo de piñón
cremallera activado mediante un timón conectado a un eje que activa
simultáneamente los mecanismos de las dos columnas.
3.3.4 Alternativa 4
Soporte con 3 puntos de apoyo combinando las
alternativas 2 y 3, tomando las columnas de la
alternativa 3 como parte de ubicación de mecanismo
y de la alternativa 2 tomando el sistema hidráulico.
43
3.4 EVOLUCIONES ALTERNATIVA SELECCIONADA
3.4.1 Evolución 1
Se modifico la forma de los laterales respecto a la alternativa inicial con el fin de
ejercer muchísima mayor carga en la parte de atrás del soporte, para que cuando
este soporte una hélice se equilibre el peso de la hélice con el peso que se tiene
en la parte de atrás con el fin de evitar que el soporte se balancee hacia adelante
a la vez que se está dando una forma más fluida al soporte.
Ilustración 33 Primera evolución.
44
FUNCIONAMIENTO Y MECANISMO PIÑON CREMALLERA
Ilustración 34 Funcionamiento y mecanismo primera evolución.
45
3.4.2 Evolución 2
Sufrió un cambio radical en su morfología a raíz del cambio de su mecanismo
interno conservando aun su misma funcionalidad. EL nuevo mecanismo que se
implemento consta de un winche manual del cual se sueltan dos cables que se
van direccionando por el interior de la estructura por medio de poleas que lo llevan
a conectar con cada uno de los dos sujetadores los cuales se deslizan sobre un
riel con carro de 4 ruedas para puertas corredizas.
Las nuevas características funcionales de este nuevo sistema para mover los
sujetadores obligo a un nuevo replanteamiento de la forma del soporte con el fin
de acomodarla al nuevo sistema de la forma más racional posible conservando
siempre su usabilidad, esencia del diseño inicial y teniendo siempre presente su
mantenimiento o reparación en caso de fallas.
Ilustración 35 Segunda evolución.
46
FUNCIONAMIENTO Y MECANISMO POR MEDIO DE POLEAS
Ilustración 36 Funcionamiento y mecanismo segunda evolución.
FUENTE: Elaboración propia.
Ilustración 37 Funcionamiento y mecanismo segunda evolución.
47
3.5 PRUEBA CON SIMULADOR
Una vez clara la morfología del soporte, el mecanismo a utilizar y sus dimensiones
en especial las variaciones de altura de los sujetadores se procedió a la
fabricación de un simulador ESC 1:1 en MDF para verificar en un aeroplano
monomotor real su funcionalidad, esto tener sin tener conocimiento previo de la
altura del eje de la hélice respecto al piso, ya que lo que se busca con el diseño es
versatilidad, el poder ajustarse a cualquier avión que se encuentre dentro del
rango técnico ya establecido.
Ilustración 38 Prueba con simulador.
48
SECUENCIA DE USO
1. Desplazar hasta la hélice.
2. Mover los sujetadores.
Ilustración 41 Secuencia de uso simulador 1.
3. Ajustarlos con la hélice.
4. Desmontar la hélice.
3.6 MODIFICACIONES TRAS PRUEBA CON SIMULADOR
Durante las pruebas con el simulador se encontraron diferentes fallas de tipo
productivo y físico, siendo la estabilidad del soporte el problema que más se
evidencio, debido a que este solo contaba con 3 puntos de apoyo, lo que producía
que la estructura fácilmente se balanceara diagonalmente hacia atrás, por lo que
se procedió a modificar la parte de atrás de manera que en vez de un solo punto
de apoyo contara con dos que sumados con los dos de la parte delantera formara
un cuadrado el cual brida cuatro puntos de apoyo en sus extremos.
La pata trasera alcanzo a generar desconfianza en algunas personas expertos al
tener una forma muy incoherente respecto a su principal función y las leyes
básicas de la física
49
Igualmente al momento de la construcción del prototipo en MDF se dificulto la
fabricación de ciertas partes curvas que por lo pequeño de sus radios impedía la
curvatura del aglomerado, es por esto y teniendo en cuenta que el material real de
construcción
seria
lamina
CR,
se
procedió
a
simplificar estas formas
modificándolas de tal manera que permitan una fácil y rápida construcción,
conservando la esencia del diseño planteada inicialmente.
3.7 ALTERNATIVA DEFINITIVA
Ilustración 45 Alternativa definitiva.
50
Ilustración 46 Alternativa definitiva.
51
3.7.1 Explosión
1
2
4
3
5
Ilustración 47 Explosión alternativa definitiva.
52
6
3.8 PLANOS TECNICOS
Ilustración 48 Planos de corte y dobleces.
53
Ilustración 49 Planos de corte.
54
Ilustración 50 Planos generales y herrajes.
55
4. ETAPA DE PRODUCCION
4.1 DESCRIPCIÓN PIEZAS A UTILIZAR (ver ilustración 38)
1. Polea 4.8cm diámetro exterior, 4.2cm diámetro canal
Ilustración 51 Polea
2. Perfil para carro puerta corrediza
Ilustración 52 Perfil para carro puerta corrediza.
3. Carro 4 ruedas para perfil puerta corrediza
Ilustración 53 Ruedas para perfil puerta corrediza.
56
4. Winche 1200 Lbs. manual con seguro y cable de acero 1/16”
Ilustración 54 Winche manual con seguro.
5. Rodachina loca con freno 2” de 65Kg c/u
Ilustración 55 Rodachina loca con freno 2”
6. Rodachina fija 2” de 65Kg c/u
Ilustración 56 Rodachina fija 2”
57
4.2 PROCESO DE PRODUCCION
Para la construcción del prototipo,
se utilizara como materia prima
principal lamina CR calibre 12, un
calibre grueso con el fin de que la
misma lámina se estructure sola y
no haya necesidad de construir una
estructura interna. El proceso de
construcción será por medio de
ensamble
de
caras
unidas
por
puntos y cordones de soldadura
Ilustración 57 Punsonadora utilizada en el proceso de corte.
FUENTE: http://www.machines-outils-services.com
MIG. Las caras son cortadas en una punzonadora CNC de acuerdo a la forma
diseñada en un programa de dibujo asistido por computador, con el fin de obtener
medidas muy exactas que concuerden unas con otras y una obtención de caras
para ensamble lo más rápido posible.
Ilustración 58 Corte y dobleces realizados sobre lamina
58
Una vez realizados los cortes de las
diferentes caras se procede a realizar
los
dobleces
necesarios
en
una
plegadora automática, ya que estas a
diferencia de las manuales pueden
realizar dobleces a calibres gruesos a
lo largo de una pieza a lo igual que
permiten la realización la curvatura de
lámina por medio de pequeños tallados
que van doblando suavemente la
lamina de acuerdo al radio y ángulo
que se requiere obtener.
Ilustración 60 Caras planas después del proceso de corte.
Ilustración 61 Programación dobladora para curvar
lamina.
Ilustración 59 Cara en lámina cal. 12 curvada.
59
ARMADO Y PROCESO DE SOLDADURA
Ilustración 62 Armado caras.
Ilustración 63 Armado caras.
Ilustración 65 Roscas internas para tapas.
Ilustración 64 Elaboración caja con caras.
Ilustración 67 Unión de patas delanteras.
60
Ilustración 66 Soporte sin acabados.
4.3 PROTOTIPO FINAL
Ilustración 68 Prototipo final.
61
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62

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