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 y diseñadores, los cuales aconsejan el agujereado e inundado de los tubos con aceite con el fin de resguardarlos del óxido en el interior.
Obviamente estamos hablando de acero AISI 1020/1030 o incluso de acero AISI 4130
Me he estado interrogando a mi mismo sobre este “cuestionable” (a mi entender por supuesto) trabajo de agujerear tubos para inundarlos con aceite y así “salvarlos” de la “inevitable” corrosión.

¿Hicimos los agujeros?

1)   Si se realizó finalmente el agujereado de los tubos, dejar los agujeros abiertos implica mayor probabilidad de que se produzca óxido que antes de practicarlos, aún estando el aceite en el interior. Prueba de esto es lo siguiente: He observado cómo se va oxidando superficialmente la estructura de los tubos incluso sobre el gas oil con el que vienen recubierto los tubos de fábrica y estando estos tubos bajo techo…en un año los tendría color naranja (repito; estando bajo techo). Me da la pauta que después de un lapso de tiempo sería lógico tener que desentelar para volver a inundar los tubos, aunque esto ya no va a eliminar el óxido que pudo haberse producido y que nunca se podrá determinar, ya que no se ve.

2)    El aceite que coloquemos no queda adherido a la pared del tubo, si bien el aceite es un fluido viscoso, descenderá por gravedad e indefectiblemente tarde o temprano (quizá en años, por que no) terminará en una lagunita de aceite en la parte inferior del tubo y por encima quedará seco de aceite o con una muy fina película que no evitará el óxido (como no lo hace el gas oil con el que vienen de fábrica) con lo cual refuerzo mi idea anterior que sería lógico reiterar el trabajo de inundar los tubos con determinada frecuencia, para quienes ya hicieron ese trabajo inicialmente.

¿Y si no lo hago?

3)    El óxido no se produce si no hay oxígeno, por tanto no puede oxidarse el interior de un tubo si quedó casi herméticamente cerrado por la soldadura. Digo “casi” por que bien pueden haber fisuras en la soldadura…pero ¿De que tamaño?... Sin embargo las diferencias de presión pueden hacer vaciar el tubo cada vez que se vuele ya que habrá menor presión fuera del tubo que dentro de éste, con lo cual el aire del interior tenderá a salir cada vez que ganemos altura y tenderá a entrar cada vez que descendamos. Con lo que tenemos intercambio de aire asegurado, siempre hablando de una fisura considerable en la soldadura, cosa que desde ya no debería haber.

Por tanto, de no hacer agujeros, habrá que soldar bien y cerrar cada extremo:

4)  Claro que también 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 manos 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…

Proseguimos:

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; ¿Cual 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

Todo esto no nos dice todavía demasiado, cualquiera podría observarme la siguiente apreciación:

Bueno, entonces para un tubo de esas dimensiones y cerrado herméticamente bien puedo suponer una cantidad de óxido inevitable de 0,5 gramos de cantidad distribuido alrededor de toda la pared del tubo. Suficiente como para realizar el proceso de inundado por aceite.”

A lo que yo contestaría tres cosas, con una primera apreciación rápida:

¿Estás seguro que por 0,5 gramos (medio gramo) de óxido en el interior del tubo vas a tomarte el trabajo y el dinero de realizar decenas de orificios a la estructura para inundarlos de aceite que obviamente hay que comprar?

Pero esta respuesta no es muy científica que digamos y carece de argumentos, por lo que voy a argumentar un poco más:

Diríamos que:

1)
Hacelo si tenes ganas de trabajar y siempre y cuando VUELVAS A SOLDAR LOS ORIFICIOS PRODUCIDOS, ni tornillito ni nada. Soldados y “sabete” que en un tiempito o repetís el trabajo o hace de cuenta que nunca lo hiciste (recordemos; el aceite cae por gravedad como todo en el planeta tierra, incluso hasta el vidrio de una ventana cede y cae por ser un semi sólido, claro que el proceso para el vidrio puede llevar 300 años) 
Volviendo al tubo y al aceite; quedará una película muy fina de aceite encima y una lagunita debajo. Finalmente el aire contenido en el interior del tubo atacará indefectiblemente y si dejamos los agujeros abiertos, ni hablar!

2)
Hacerlo o no, quizás de igual; Cuando ese aceite caiga de las paredes del tubo, la oxidación se producirá de todos modos, en todo caso habrás ganado tiempo, probablemente bastante y en donde finalmente tendrás óxido de todas formas.
Con la salvedad que para un caso te sucederá la oxidación en un año y para el otro caso te sucederá en tres.

3)
O no hacerlo; Una vez consumido el oxígeno del interior del tubo no habrá más para seguir combinando y por ende nada más se oxidará, incluso probablemente nada se oxide nunca si ese oxígeno no encuentra las condiciones necesarias para oxidar el hierro; humedad fundamentalmente con algo de ácido carbónico incluido.
Si los tubos se encuentran soldados herméticamente, como debiera ser el proceso de una buena soldadura, tendrás una estructura que en el peor de los casos contará con un máximo de 0,71 gr de óxido en su interior para el tubo mas largo. Además el óxido formado no afecta en absoluto a la estructura ya que el mismo es superficial y no se adhiere a la pared.
Esta es una característica del óxido férrico y el principal motivo por el cual una pieza de hierro a la intemperie se oxida indefinidamente hasta transformarse en un pedazo de óxido completo; No se adhiere.

Entonces; ¿Qué debería lograr?
Una excelente soldadura y asegurarme un cierre hermético de los tubos.

¿Qué obtendría?
Una estructura donde indefectiblemente habrá óxido, pero donde me aseguro que no superará una determinada cantidad y que esa cantidad no afecta a la resistencia de la estructura en absoluto.

¿Por que no la afecta?
Por que el óxido férrico no se adhiere y no forma parte de la estructura, queda depositado superficialmente (¿pasaron un dedo por una superficie oxidada? ¿No les quedó color naranja?)

¿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

Aja….son 0,0034 miligramos, es decir; 3,4 MICROGRAMOS de óxido por cada milímetro cuadrado dentro del tubo. Realmente no creo que haga falta calcularlo para darse cuenta que es insignificante y el espesor comido debe estar en el orden del “Armstrong”.

Bueno, casi estamos hablando en medidas atómicas ¿no? (exagerando claro)

Obviamente la realidad y la práctica siempre superan la teoría, pero cuando la ciencia es exacta….no hay vueltas.

Mis conclusiones:

  • La superficie y el volumen de un cuerpo no varían de la práctica a la teoría.
  • La cantidad de aire que queda dentro en ese volumen, tampoco.
  • Hemos considerado el “peor caso”; TODO el oxígeno que quedó dentro del tubo se combinó y formó óxido en una cantidad máxima (eh imposible, por las leyes del rendimiento) de 0,71 gramos para un tubo de 23mm de diámetro interno y 2 metros de largo.
  • Esa cantidad no influye en la estructura por que no forma parte de ella, el óxido no se adhiere.
  • Aunque lo hiciera, la cantidad sigue siendo despreciable.
  • Si practico agujeros para introducir aceite y evitar la corrosión me encontraré con que la corrosión se producirá de todas formas pero ocurrirá mas tarde, si encima decido no cerrar esos agujeros, estoy invitando al óxido a entrar y a formarse tanto dentro del tubo, como en todas las superficies de los agujeros hechos.
  • El antióxido y la pintura en la superficie de los tubos, ¿No tapan además posibles micro fisuras de la soldadura? ¡Claro que si lo hacen! forman películas en el orden de 0,1 mm o más en donde no permite el ingreso de oxígeno.
  • Aunque hubiera mini fisuras en la soldadura expuestas y no se sellara con pinturas, éstas fisuritas no son visibles y por ende son ínfimas, la cantidad de aire que se pueda intercambiar desde el interior del tubo al exterior es despreciable.
  • No conozco avión que halla colapsado por óxido en el interior...Será por que se realiza el proceso con aceite? O será que el proceso no influye como se cree y en realidad el compartimiento es estanco? 
Muchos indican lo contrario y es válida la opinión de muchos.
Sin embargo hasta ahora no he obtenido argumentaciones técnicas valederas que fundamenten esas opiniones, más que decirme "no, hay que hacerlo porque igual se oxida"....incluso ingenieros me han acompañado en mi opinión sobre la imposibilidad de la corrosión de una estructura no expuesta al aire.
O por lo menos, la momia de Tut en su cripta exenta del aire exterior, más del que tenía dentro al cerrarla, se mantuvo intacta mas de 2000 años, hasta que la abrieron los exploradores y la hicieron "pomada" con  la primer bocanada de aire fresco! 

Exitos!

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.

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 el 51 % yo 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, fui por ejemplo y 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 buen puede salir correcto....probablemente no lo haga bien.
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 fuse.
Es muy caro comprar una dobladora de tubos para curvar tres tubos, a mandarlos a curvar a algún lado como hice yo por ejemplo.
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.
Así por ejemplo la "avionización" 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 1000 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.

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 que 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! todo vale si se cuenta con el presupuesto. 

Hasta la próxima.