martes, 22 de mayo de 2007

5.0 ALTERNATIVA SELECCIONADA Y PLAN DE TRABAJO

Como vemos, todas las ideas descritas anteriormente ayudan a disminuir la resistencia del aire. La primera es más fáciles de construir, ya que es una geometría simple, pero tiene un mayor roce lo cual se traduce en más resistencia y pérdida de velocidad. Mientras que la segunda es más aerodinámica, pero con más dificultades de construir.
Por esto elegimos la alternativa dos, que pese a ser más pesada que la primera alternativa el efecto final no será considerable debido a las características de la plumavit.
También se pueden agregar modificaciones a este borrador. Por ejemplo, hacer un sacado a la plumavit y reemplazar con mica, para que el ciclista pueda ver, o continuar la línea de corriente con un casco aerodinámico, de modo que la cabeza del ciclista vaya por sobre el dispositivo.

Plan de trabajo: Fue descrito en el punto 3.0. Las asignaciones personales irán variando de acuerdo a la disponibilidad horaria de los integrantes de nuestro grupo.

Estimación de costos: La principal inversión es la compra de la plumavit, lo cual será costeada por el Departamento de Ingeniería Hidráulica PUC. Además de eso nuestros requerimientos van por el lado de la mano de obra. Hasta ahora no hemos podido determinar si el trabajo será realizado por nosotros o tendremos que contratar a alguien más especializado en la modificación de piezas de plumavit.

Predicción del desempeño: La instalación del dispositivo reducirá el área frontal del sistema bicicleta/ciclista, lo cual, como muestra la ecuación, generará una menor resistencia al aire.
Si bien este dispositivo aumentará la masa del sistema, el daño a nuestro objetivo será bajo (la masa está relacionado con el coeficiente aerodinámico de resistencia), debido a que el aumento de masa debiera ser menor que el beneficio producido por la disminución del area.
Esperamos llevar a cabo simulaciones más acabadas y algunas pruebas en terreno con modelos y prototipos similares para recopilar más información que nos ayude.

lunes, 21 de mayo de 2007

4.0 ELABORACIÓN DE SOLUCIONES

Idea 1: La idea es modificar dimensionalmente el bloque de plumavit, y agregarle una lámina de mica como sale especificado en el siguiente esquema.

Luego, esto se implementa en la bicicleta según el siguiente dibujo.

De esta forma, al agachar la cabeza (y pudiendo ver a través de la mica), el ciclista disminuye la superficie frontal, disminuyendo la fuerza de resistencia. Además, la forma triangular permite la descomposición de la fuerza de resistencia, y por lo tanto se disminuye el efecto de ésta sobre el ciclista.
Lo bueno de este diseño es que es fácil de obtener, desde el punto de vista dimensional, lo que disminuiría las probabilidades de error al momento de la modificación de la pieza.

Idea 2: Las modificaciones dimensionales serán de la siguiente forma.

Al tomar una forma curva, el dispositivo disminuye notablemente la resistencia del aire. La dificultad es llegar al dispositivo a través de la plumavit, ya que tienen que ser cortes precisos y más difícil de moldear que la idea anterior.

3.0 ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL GRUPO DE TRABAJO

Para la organización del proyecto hemos identificado 9 etapas importantes:

Lluvia de ideas: Tarea asignada a todos los integrantes del grupo en donde deberán poner a prueba su creatividad en base a los conocimientos teóricos adquiridos.

Elección de ideas: Tarea asignada a todos los integrantes del grupo. Se escoge la idea, en conjunto, fue pensada como la más factible en base a los objetivos buscados.

Presentación etapa 1: Se presenta la primera etapa del proyecto.

Investigación de herramientas: José Solar y Javier Pardo, deberán informarse de las posibles herramientas a utilizar, basándose en criterios económicos (bajo costo) y prácticos (cumplen con los fines buscados).

Elección de herramientas: El grupo se pondrá de acuerdo en el conjunto de herramientas que utilizará para la modificación de la pieza de plumavit.

Búsqueda de bicicleta: Cristóbal Miranda y Begoña Ortega, deberán buscar una bicicleta que se ajuste con la idea elegida (con tal de facilitar el trabajo de crear un mecanismo de implementación).

Modificación de la pieza: Javier Pardo y José Solar llevan a cabo la modificación de la pieza de plumavit con las herramientas ya seleccionadas.

Experimentación: Begoña Ortega y Cristóbal Miranda llevan a cabo las comparaciones correspondientes para probar la eficacia del dispositivo creado.

Presentación de la etapa 2 y final: Día de entrega, exposición de proyecto.

El cronograma de trabajo se especifica en la siguiente carta Gantt:


Fortalezas del funcionamiento grupal


En general el grupo cuenta con una buena comunicación entre los integrantes, por lo que no habría problemas de coordinación. Además, cada uno posee bases teóricas de índole matemática y física que ayudarán en los razonamientos y conclusiones que se hagan a lo largo de este proyecto.

Todos los integrantes del grupo saben andar en bicicleta, por lo que la elección del sujeto de prueba podrá ser uno de ellos (que cumpla con los requisitos establecidos anteriormente).

Debilidades del funcionamiento grupal


Los integrantes del grupo no se encuentran capacitados en materias de diseño y construcción de dispositivos, es decir, que para la parte de modificación de la pieza (por ejemplo), es muy probable que se presenten imperfecciones dimensionales, ya que ninguno de los integrantes posee alguna experiencia de artes manuales específicas, más que las aprendidas en la etapa escolar, las cuales no se relacionan con lo que se esta viendo. Por lo tanto, se propone investigar el uso de las herramientas a utilizar, para sacarles el máximo provecho, y alguna practica previa a la modificación de la pieza (usarla con otro material para acostumbrarse a dicha herramienta).

Otro aspecto, no menos importante, es el hecho de que cada integrante posee un tiempo limitado de disposición para el proyecto (tienen mas ramos a los cuales también hay que dedicarles tiempo), y los cuales a su vez, no siempre coinciden para los 4 individuos, por lo que se propone una previa organización de actividades, acorde a los tiempos libres de cada uno de los integrantes (carta Gantt).



2.0 IDENTIFICACIÓN DE METAS Y DIFICULTADES

En general debemos llegar a la elección de un diseño determinado (lluvia de ideas), en base a lo teórico, lo cual no otorga dificultades a nivel técnico. Una vez hecha la elección, las dificultades que se presentan son:

Modificación de las dimensiones de la pieza de plumavit: Será complejo reproducir la idea del diseño en la pieza de plumavit, ya que como no disponemos de múltiples copias del material que nos permitan “equivocarnos”, las probabilidades de que hayan imperfecciones dimensionales aumenta notoriamente. Además, se agrega el hecho de que las modificaciones seguramente no se llevarán a cabo con herramientas especiales, razón por la cual debemos tener sumo cuidado al momento de concretizar la idea elegida.

Terminación de la pieza: Es muy posible, por lo explicado en el punto anterior, que la superficie modificada no quede totalmente regular, lo cual puede afectar, en un porcentaje pequeño, la optimización buscada en este proyecto.

La forma de la bicicleta usada: Uno de los requisitos del proyecto es la capacidad del fácil ajuste del dispositivo a la bicicleta. La forma de la bicicleta presentará una dificultad en la cual tendremos que trabajar para cubrir este punto lo mejor posible.

Mediciones experimentales: Anteriormente se mencionó que utilizaremos de referencia para la comparación experimental, el cansancio del ciclista, con y sin el dispositivo, lo cual es un factor bastante variable dependiendo de las condiciones físicas del individuo, y la energía que posea al momento de la prueba, por lo que las mediciones se deberán tomar en momentos diferentes, para que el ciclista recobre las condiciones físicas, y las mediciones sean lo más exactas posibles.

Debido a estos factores es de vital importancia tomarse el tiempo adecuado para investigar bien las herramientas que emplearemos para la modificación de la pieza otorgada, con el fin de reproducir de la forma más exacta la idea final escogida de la lluvia de ideas. A su vez, tendremos que buscar una bicicleta cuya forma nos ayude a inventar un sistema de ajuste óptimo, y buscar un sujeto de prueba (integrante del grupo) que posea condiciones físicas normales que nos aseguren que entregará las potencias más parecidas para ambas pruebas (es decir, que al momento de “cansarse” la potencia entregada que le produce dicho efecto, haya sido la misma en ambas situaciones).

Para el cumplimiento de estos requisitos hemos diseñado las siguientes etapas, que nos ayudaran con el objetivo de este proyecto:

Etapa1: Investigación de herramientas para la modificación de la pieza.

En esta etapa, cada integrante deberá informarse de las posibles herramientas que se podrían utilizar par la modificación de la pieza de plumavit otorgada. Es de vital importancia obtener información acerca de los costos económicos que implicarían la posible compra, arriendo o mano de obra, aparte (sin lugar a duda) de la capacidad de exactitud en cortes y terminaciones.

Etapa2: Elección de herramientas a utilizar.

En esta etapa, los integrantes decidirán cual es la mejor opción para llevar a cabo la modificación de la pieza de plumavit, basándose en la calidad de éstos, y los costos económicos para su obtención.

Etapa3: Modificación de la pieza.

Se lleva a cabo la reproducción de la idea elegida, teniendo sumo cuidado en la modificación para que no haya errores.

Etapa4: Búsqueda de una bicicleta óptima para el proyecto.

Los integrantes deben obtener una bicicleta que presente características dimensionales apropiadas para la fácil creación de un sistema de ajuste del dispositivo. Queda por sabido que la posibilidad de comprar una, esta eliminada debido al presupuesto limitado del proyecto.

Etapa 5: Elección del sujeto de prueba.

De los 4 integrantes del grupo, se deberá escoger aquel que posea las condiciones físicas más regulares, para disminuir los errores de comparación al momento de llevar a cabo las pruebas experimentales.

Todas estas etapas nos ayudarán a cumplir de mejor manera los objetivos planteados inicialmente.

1.0 DEFINICIÓN DEL PROYECTO Y PROCESO DE DISEÑO

El objetivo principal de este proyecto consiste en la modificación de la aerodinámica de una bicicleta por medio de la implementación de un dispositivo de plumavit alterado dimensionalmente, en otras palabras, buscamos modificar la resistencia que impone el aire, como fluido de referencia, sobre una bicicleta cuando ésta se desplaza unidireccionalmente a una velocidad determinada (constante o variable). Como resultados generales se espera lograr dicho efecto sobre la bicicleta (disminuyendo la resistencia que impone el aire y maximizando el efecto de la potencia entregada por el ciclista a la bicicleta propiamente tal) y poder estudiar y comprender, gracias a la experimentación, los fenómenos de la mecánica de fluidos relacionados con la aerodinámica.

Para llevar a cabo dicho objetivo, tendremos que estudiar diseños usados en la actualidad en diferentes medios de transportes, innovarlos e implementarlos en nuestro objeto de prueba (la bicicleta).

Nuestra metodología de diseño se basará en la optimización de la potencia entregada por el ciclista a la bicicleta por medio de la implementación del dispositivo mencionado anteriormente. Para esto, nos apoyamos teóricamente de la expresión que define la resistencia que impondría el aire ante el desplazamiento continuo o variado del vehículo:

Luego, nuestro objetivo se centraría en disminuir lo mejor posible dicha resistencia impuesta por el fluido, para optimizar la potencia entregada por el ciclista.

Es importante destacar que la pieza destinada a modificar dimensionalmente (plumavit) no es muy accesible desde el punto de vista económico, por lo que es de vital importancia elegir bien el diseño y así comprobar efectivamente la diferencia que causa la implementación del dispositivo.

Para realizar la comparación, tendremos que estudiar la resistencia de un ciclista pedaleando a una velocidad de referencia impuesta. La diferencia de distancias alcanzadas o simplemente el tiempo de cansancio, nos servirán de referente para corroborar la diferencia de valores que obtengamos con nuestra base teórica (si disminuimos teóricamente la Fr, en la práctica el ciclista debería “demorarse más” en cansarse a una velocidad de referencia impuesta).