sábado, 29 de noviembre de 2014

Fuselaje

Finalmente pudimos completar el soldado del fuselaje, aún faltan detalles pero nos encontramos conformes con los resultados obtenidos, si bien sabemos que estamos retrasados con el tiempo que nos habíamos planificado. Es obvio, en cualquier obra el tiempo es siempre un 25% más que el estipulado

Del diseño del avión original, al que ya le queda poco y nada, aquí presento mi diseño; este es el estabilizador vertical y el timón de dirección listos para ser balanceados. 

Próximamente, nos disponemos a "cruzar" tubos en la estructura para romper la "cuadratura" presente, ya hemos logrado bastante sobre el diseño original en cuanto a este tema, pero aún nos falta


Simetría buscada y creemos que encontrada

Las bisagras compliendo su función, nada del otro mundo claro, pero todo se somete a prueba y de hecho hubo que desoldar una y volverla a colocar ya que no continuaba la línea de sus compañeras


Ahora nos disponemos a realizar el sistema de TRIM en el estabilizador horizontal y el elevador, que no "se peinaron" para la foto pero están hechos


martes, 25 de noviembre de 2014

Corrosión en el interior de los tubos...¿Agujerear o no agujerear?


Estuve en debate técnico con varios constructores, los cuales aconsejan el agujereado e inundado de los tubos con aceite con el fin de resguardarlos de la corrosión en el interior.
Estamos hablando de acero AISI 1020/1030 o incluso de acero AISI 4130. No de acero inoxidable AISI 304 o AISI 316 u otros.
Me he estado interrogando a mí mismo sobre este “cuestionable” (a mi entender por supuesto) trabajo de agujerear tubos para inundarlos con aceite y así “salvarlos” de la inevitable corrosión.
Antes de continuar quiero aclarar que esta entrada es un ensayo, expreso mi duda existencial y trato de justificar mi conclusión, un poco con sentido común y otro poco con ciencia. 
Es por tanto una entrada netamente de OPINIÓN. Con lo cual de ningún modo intenta pretender demostrar que el llenado interno de los tubos con aceite es un sinsentido ni intenta pretender convencer a nadie de no hacer ese trabajo.

Es sabido que la práctica común para aquellos que construimos fuselaje de acero, es por un lado la inevitable cobertura exterior contra el ataque del óxido.
Por otro lado se realiza casi como condición excluyente la cobertura interior, con la creencia de que al igual que en el exterior, la parte interior es sumamente susceptible de ser corroída.
Y aquí la duda:

¿Cómo puede oxidarse interiormente un tubo que no tiene contacto con oxígeno (aire)?

Lo primero que noté en cuanto armé mi propio fuselaje, fue que, distinto a mi creencia y teoría inicial del "tubo estanco", se deben practicar múltiples agujeros en distintas partes del fuse, sea para abulonar herrajes, por remachado con partes de aluminio, para fijar tablero, parallamas, etc.
Más allá de que estos agujeros posteriormente fueran tapados de algún modo con remaches, bulones, tornillos o lo que fuere, no puedo considerarlos herméticos. Incluso no voy a considerarlos herméticos aun así vayan posteriormente a quedar encerrados con la tela.
Por tanto si hay intercambio de aire entre la parte interna del tubo y el exterior, conviene realizar el "aceitado" interior, con aceite de ricino caliente (80/90º). Del mismo modo que conviene repetir la tarea con cierta periodicidad, ya que el hacerlo solo la primera vez durante el proceso de construcción del avión, garantiza cobertura solo por un período limitado de tiempo.
Las condiciones y el tipo de aceite son fundamentales. Hay gente que hace el trabajo "así no más" con cualquier tipo de aceite y frío solo por el hecho de que “hay que hacerlo”.
Posteriormente, trabajaron de gusto. Ya que el resultado puede casi ser el mismo que si no hubieran hecho nada.

Ahora bien, quiero preguntarme qué pasa con los tubos que sí son estancos. Aquellos tubos que se encuentran soldados en sus extremos y a los cuales no los he perforado.
Pero antes, una reflexión para aquellos que realizan el trabajo del llenado interior con aceite agujereando cada uno de los tubos, arriba y abajo o izquierda y derecha para introducir el aceite y posteriormente eliminarlo.

1)  Dejar los agujeros abiertos implica mayor probabilidad de que se produzca óxido que antes de practicarlos, aun estando el aceite en el interior. Prueba de esto es observar cómo se va oxidando superficialmente la estructura de los tubos sobre el gas oíl con el que vienen recubiertos de fábrica y no estando estos tubos a la intemperie. Me da la pauta que después de un lapso de tiempo, sería lógico tener que repetir el proceso con el fuselaje entelado (avión ya terminado) para volver a inundar los tubos, aunque por un lado esto no va a lograr eliminar el óxido que ya pudo haberse producido y por otro lado tampoco logrará que el aceite nuevo se adhiera sobre ese óxido ya formado.
Excepto claro, se repita el proceso con una periodicidad que en la realidad, nadie respeta.

2) El aceite que coloquemos no queda adherido a la pared del tubo, no es un pegamento...si bien el aceite es un fluido viscoso, con el tiempo descenderá por gravedad e indefectiblemente tarde o temprano terminará en una laguna de aceite en la parte inferior del tubo (que se va a carbonizar generando otro problema, aparte de la corrosión) y por encima quedará seco o con una muy fina película que no evitará el óxido (como no lo hace el gas oíl con el que vienen de fábrica).

Si los agujeros se tapan con soldadura, lo que sucederá es que la temperatura hará evaporar el aceite en esa parte y en un perímetro considerable a esa parte soldada, por tanto quedarán en la situación inicial: Sin cobertura contra la corrosión.

Veamos para los tubos, como dije antes, que se encuentran estancos.

3)    El óxido no se produce si no hay oxígeno, por tanto no puede oxidarse el interior de un tubo si éste quedó herméticamente cerrado por la soldadura.

Pero quiero demostrarlo: 

4)  Por supuesto que queda aire dentro del tubo luego de cerrarlo, veamos de que cantidad estamos hablando y si esa cantidad altera el estado del tubo y su resistencia

De ante mano sabemos que  en el aire, de la cantidad calculada, solo el 21% es oxígeno.

La reacción de oxidación del hierro es la siguiente:

4 Fe + 3O2 = 2Fe2O3

Esto nos indica que son necesarios 96 gramos de oxígeno para oxidar 223,38 gramos de hierro (estequeométricamente) y producir 271,38 gramos de óxido férrico.
Ahora bien, en un tubo de los utilizados elegimos un “peor caso” para estudiar, este sería un tubo de dimensiones considerables: 23 mm de diámetro interior por 2000 mm de largo, es decir un tubo de los que van de la cabina a la cola, si lo soldamos completamente y suponiendo cierre hermético, nos queda una atmósfera de aire dentro del mismo igual a:

Volumen interior del tubo lleno de aire: Pi x r2 xh

Con lo cual, reemplazando nos queda: 3,1416 x (11,5mm)2 x 2000 mm = 830.950 mm3

Tenemos que esta cantidad calculada en milímetros cúbicos es equivalente a 0,83 litros de aire y como solo el 21 % de este aire es oxígeno, tenemos entonces una cantidad de 0,1743 litros de oxígeno activo (es decir, en condiciones de formar óxido).

Ahora bien:

1 mol de oxígeno son 32 gramos y a la vez equivalen a 22,4 litros de este gas.

En la ecuación estequiométrica determinamos que tres moles de oxígenos se combinan con cuatro moles de hierro y por ende 0,1743 litros = 0,0078 moles de oxígeno, ya que un mol de gas equivalen a 22,4 litros de ese mismo gas.

A su vez 1 mol de oxígeno son 32 gr. y entonces 0,0078 moles de oxígeno son exactamente 0,25 gr. de O2

Por tanto calculamos que para un tubo de dos metros de largo por 23 mm de diámetro interno, hay dentro la cantidad de 0,25 gr. de O2  puro en estado gaseoso capaz de combinarse con el hierro de la pared del tubo, este aire quedo dentro luego de que soldamos y dimos cierre hermético al tubo y no es posible sacarlo…

Prosigo:

Si 96 gramos de oxígeno se combinaban para formar 271,38 gramos de óxido férrico, tenemos que 0,25 gr de oxígeno se combinarán para formar 710 Miligramos de óxido férrico.

En todo proceso químico existe el rendimiento, con lo cual la reacción jamás será completa por innumerable cantidad de factores; ¿Cuál es el principal? Si ese oxígeno no se encuentra en las condiciones de humedad y/o temperatura adecuadas, nunca se combinará o lo hará muy lentamente o solo lo hará una parte de él.
Con lo cual es completamente viable suponer que en realidad, la cantidad de óxido producido será probablemente 70 % del valor original de 0,71 gramos.
Por tanto calculamos un 70% de rendimiento y por ende tenemos que se formarán aproximadamente 0,5 gramos de óxido o 500 miligramos

Entonces, pienso que este óxido remanente no afecta en absoluto la estructura:

¿Por qué no la afecta?
Porque el óxido férrico no se adhiere y no forma parte de la estructura, queda depositado superficialmente 

¿Pero esto no afecta el espesor de la pared del tubo?
Distribuyendo uniformemente la cantidad de 0,5 gramos de óxido sobre la superficie del tubo observado anteriormente nos disponemos ahora a calcular su superficie:

Sup = 2 x Pi x r x (h + r)

Sup = 2 x 3,14159 x 11,5 mm x (2000 mm x 11,5)

Sup = 145344 mm2

Con lo cual es el equivalente a depositar uniformemente  la cantidad de 500 mgr de óxido en 145344 mm2

Esto significa que

Cantidad = 500mgr/145344 mm

Cantidad = 0,0034 mgr./mm2

Son 0,0034 miligramos, es decir; 3,4 MICROGRAMOS de óxido por cada milímetro cuadrado dentro del tubo.

Entonces concluyo que para un tubo estanco, agujerear para meter un agente que supuestamente sirve de cobertura contra la corrosión, es empeorar la situación.
Definitivamente, en un tubo sin contacto con el aire, no existe forma que se oxide por dentro.
Para los restantes tubos que se tuvieron que agujerear conviene, probablemente, realizar el trabajo. Pero solo si éste se repite posteriormente con cierta periodicidad.
Si se planea no volver a hacerlo, o mejor dicho, no se planea VOLVER a hacerlo, entonces no tiene demasiado sentido hacerlo la primera vez ya que esos agujeros practicados al menos han sido cerrados (aunque no herméticamente) con remaches o tornillos o bulones o tela o lo que fuera. El aceite puede resultar una eficaz cobertura, probablemente solo por un lapso de no más de cinco años.

lunes, 10 de noviembre de 2014

Las bisagras

Muy bien, ahora aceleramos....un trabajito entretenido es hacer las bisagras para la deriva y el timón de profundidad, de paso nos hemos puesto al día con la soldadura ya que los cordones realizados son mucho más prolijos que lo que nos venía saliendo (obviamente cuanto más práctica, mejor sale).
Las bisagras son muy simples: consta de un tubo de SAE 1020 de 25 mm de diámetro x 1 mm de espesor, al que se le sueldan dos tubitos de diámetro mas chico.

Federico y pulgar arriba, esta vez la soldadura ha salido buena, el tubito apoyado al tubo grande se suelda completamente de ambos lados

Como se ve del otro lado...

Posteriormente, se procede a amolar el tubo grande por la mitad
Aquí se ve más claramente el tubo ya cortado al medio y un lindo cordón o al menos mucho mejor de lo que veníamos practicando, posteriormente se cortará el tubo transversalmente para sacar varias bisagras


Aquí una bisagrita terminada en bruto aunque le faltan todavía detalles de terminación, como una lijadita para eliminar las deposiciones de metal que se observan, y una pasada de torno de mano para emprolijar los cortes que ha realizado la amoladora, la cual dejó rebabas. También para encuadrar todos los bordes. Al fondo, un poco borroso, se observan varias con su bulón ya insertado  
Para el próximo sábado incluiré las fotos con las bisagras ya soldadas en su lugar y con todas las partes del empenaje armadas, en este mismo apartado.

Fiel a lo prometido, quince días después publico la foto de una bisagra ya colocada con su bulón

jueves, 6 de noviembre de 2014

Hacer o no hacer...esa es la cuestión

Aunque parezca que me he dormido el último mes, nada mas lejos de la realidad. Esto es lo que demanda la construcción; un trabajo que no es 100% práctico.
Estuve evaluando "el próximo paso" y como siempre éste es una novedad y me lleva un estudio previo, todo ello demanda tiempo.
Tiempo de sentarse, revisar los planos y en mi caso, como me encuentro innovando, re diseñando y por ende dibujando, el tiempo que demanda parece multiplicarse.
Estuve 15 días averiguando quién podría curvar los tubos para fabricar las partes del empenaje, dí con la empresa ideal.
Tuve que solicitar los permisos necesarios en mi trabajo para que me permitieran salir antes de horario a llevar los tubos a curvar (resulta que esta empresa cerraba una hora antes de que yo saliera de mi empleo) Posteriormente esperar que hicieran el trabajo, solicitar nuevamente el permiso y pasar a retirarlos.
Todo esto habiendo llevado los planos en escala real, sobre mi diseño, para que la gente que haría el trabajo supiera a que radio curvar los tubos.
Pero lo que me gustaría subrayar es el porqué hago hincapié en el tiempo que tardé en "encontrar" la "empresa ideal".
Si logro que me digan que están capacitados para curvar cualquier diámetro de tubo, de cualquier aleación (ferrosa o no ferrosa) trabajando con planos y cuando entrando en charla y comento de qué se trata el trabajo me responden que ya han hecho antes curvado de tubos para construcción aeronáutica, entonces significa que el tiempo invertido valió la pena y que el lugar es "la empresa ideal".
Entonces en un momento de distensión, luego de revisar el resultado satisfactorio del trabajo encomendado me detengo a meditar en aquellas cosas que siempre pienso referentes al trabajo de la construcción aeronáutica: ¿El 100 % del trabajo manual debe hacerlo uno? ¿ A que se refiere el apartado del ANAC que indica que al menos el 51% del total del avión debe estar construido por uno mismo?
Pienso en esas personas, constructores aeronáuticos, que se han "recibido" antes que yo las cuales leo sus blogs que de tanta ayuda me han servido y me sirven....y lo que hacen, comparado con lo que yo hago.
La comparación no es un acto tendencioso ni caprichoso, es importante para determinar el rumbo de uno intentando continuar por la senda que otros trazaron.
El tren de aterrizaje lo saco de aquí.
El tanque de combustible lo hago como lo hizo aquel.
Aquella técnica la copio de éste...
Entonces si bien todavía no entiendo a que se refiere el formulario de la ANAC cuando indica que el 51 % del trabajo debe hacer uno mismo, creo que no es necesario ni el 100, ni el 80, ni siquiera el 51% de trabajo manual hecho por mi mismo...yo también soy GERENCIADOR de mi trabajo.
Tanto como lo manual, si no gerencio adecuadamente, estoy perdido.
Gerenciador.
Uno gerencia su trabajo.
Al igual que el jefe de una empresa, le dije al buen hombre que iba a trabajar sobre mis tubos: "Estimado, estos son los planos, están en escala real, apoyas los tubos sobre el plano y te tiene que coincidir perfectamente".
¿Pero "pequé" si no los curvé yo mismo? Yo creo que es mucho mas válido un trabajo hecho excelente (por quien pasó la vida curvando tubos en este caso) a intentar hacerlo yo mismo que, si bien puede salir correcto....probablemente no lo haga bien y deba repetirlo.
Esto es válido para todo lo que respecta a esta área; no se necesita saber hacer la reductora del motor, ni tener la matriz y el equipo para doblar los tubos, ni soldar el fuselaje, ni manejar los materiales compuestos para hacer el tanque de combustible y carenado de motor y ruedas....
El ingeniero de hecho no lo hace. Sabe cómo se tiene que hacer y lo manda a hacer.
Entonces ¿Soy menos constructor por que hago menos trabajo manual? definitivamente no, vale ser buen Gerenciador. Y vale mucho.

Consecuencias 

Obviamente existen consecuencias al hecho de no hacer el 100% del trabajo manual y estas son el valor final, el presupuesto, el dinero a gastar.
No es lo mismo comprar los materiales y hacer el carenado...que mandarlo a hacer.
De ante mano me previne que mandar a hacer algo, podía salirme hasta tres veces de lo que me hubiera salido hacerlo con mis propias manos, aunque en algunos casos (pocos) sea a la inversa, ya que adquirir herramental específico para hacer determinado trabajo puede llegar a ser caro.
Así por ejemplo es muy económico comprar la soldadora, practicar, y soldar, comparado con lo que puede costar mandar a hacer el trabajo de soldar todo el fuselaje.
Es muy caro comprar una dobladora de tubos para curvar tres tubos, a mandarlos a curvar a algún lado.
Curvadora de tubos: 3000 $ (mas aprender una técnica para hacerlo)
Mandarlos a curvar: 900 $

Me han dicho; "Hacete el avión que te sale X plata"...¿Pero que cosa me sale "X" plata? ¿La adquisición de los materiales?, ¿La adquisición de los materiales mas las herramientas necesarias para hacer el trabajo las cuales no tengo?, ¿La adquisición de los materiales mas las herramientas necesarias para hacer el trabajo las cuales no tengo, mas la mano de obra de aquellos trabajos que no se hacer?

Entonces la cuestión del constructor es esta disyuntiva; trabajar uno mismo y gerenciar el resto. o Gerenciarlo todo (por que no) pero considerando un gasto de mas del doble de lo que nos habíamos presupuestado.
Hay que considerar que muchas veces no vale la pena afrontar un gasto en "intentar hacer un determinado trabajo" para que ese trabajo salga mal, ya que va a salir mas caro que haberlo mandado a hacer desde un principio; Vamos a haber gastado dinero para "intentar hacerlo" y a afrontar el nuevo gasto que demanda tercerizar ese trabajo.
Lo mejor es, ante la duda, tercerizarlo, derivarlo. Por suerte hasta ahora he tenido la luz necesaria para darme cuenta cuando algo no puedo hacerlo yo. No siempre, como se verá, será así.
Por ejemplo la "aeronautización" del motor es un trabajo 100% tercerizado.
El armado de "la jaula" del fuselaje, es decir el corte de los tubos y su ensamble con soldadura punteada es  un trabajo íntegramente realizado por nosotros, de mi hijo y yo.
Las modificaciones a la estructura, con todo lo que ello implica (estudio y dibujo posterior) son diseño nuestro.
El soldado completo del fuse, será tercerizado por un soldador certificado, una persona que se gana la vida soldando en MIG y TIG y que obviamente hará en el fuselaje un trabajo 100 veces mejor que el que yo podría hacer. ¿Donde está el "tip" de la cuestión?; en haberlo conseguido a precio prácticamente de regalo, ESO ES GERENCIAR, es gastar horas averiguando y haciendo los contactos necesarios, para obtener la mejor calidad al menor precio posible de costo.
Mi experiencia en este año me indica que incluso para mandar a hacer el trabajo, habrá que tener conocimientos de lo que hay que hacer. Alguien podrá saber soldar aluminio por ejemplo, tener la técnica, pero habrá que diseñar la pieza, dibujarla, comprar los materiales para llevarle al soldador y finalmente indicarle a este cómo queremos el trabajo; Lo más económico no es ir al constructor aeronáutico para derivarle un determinado trabajo, lo más económico estimados míos es ir a cualquiera que sepa como hacer lo manual y explicarle qué es lo que queremos lograr. Incluso sin mencionar que es para un "avión".

Ejemplo claro: Necesito soldar aluminio para hacer el mecanismo de trim, fui con un par de especialistas en soldadura de aluminio ya que se necesita una soldadora especial para soldar este metal, me presenté con un planito de la pieza a explicar lo que quería que me hicieran:

1) Cuando el primer soldador me preguntó de que se trataba aquella pieza extraña, le conté tal cual para lo que la necesitaba.
Me presupuestó el trabajo 600 $

2) Al segundo soldador le dije que era un trabajo de ciencias para el colegio de mi hijo
Me presupuestó el trabajo 350 $.

Todo esto es gerenciar y tiene "tantas vueltas de rosca" como el hecho de hacer el trabajo uno mismo.

No sé que es el 51% de la ANAC...pero si me preguntan el tiempo que me ha demandado diseñar (copiar, comparando y buscando) dibujar, averiguar, comprar los materiales y mandar a hacer el mecanismo adecuado, yo les diría con cierto grado de certeza, que lo hice yo.

Estimados "Gerenciadores" o "hacedores" o "mita y mita" hagan como quieran, pero hagan su avión! no se es menos constructor por no haber hecho todo con la mano de uno.

En mi opinión el mejor constructor fue aquél que hizo lo que supo y derivó lo que no supo. Cuando en esa derivación gastó tiempo, NO en dejársela a otro constructor aeronáutico que probablemente le arrancó la cabeza con el precio, sino a cualquier otro que hace el mismo trabajo, por el menor precio siguiendo los planos y directivas que EL GERENCIADOR le dió. 

Hasta la próxima.