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Diseño y construcción de un prototipo de multirrotor de bajo peso y portátil, para inspección y monitoreo del volcán Cotopaxi / José Luis Erazo López

By: Erazo López, José Luis.
Contributor(s): Valencia Torres, Esteban Alejandro [director].
Material type: Mixed materialsMixed materialsPublisher: Quito : EPN, 2019Description: 155 hojas : ilustraciones, 29 x 21 cm + CD-ROM 9563.Subject(s): Aerodinámica | Propulsión | Diseño de máquinasOther classification: T-IM/ Online resources: Texto completo
Contents:
La Biblioteca Central dispone de esta tesis en formato de papel y digital 25/03/2019.
Dissertation note: FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Tesis (Ingeniero Mecánico). -- Escuela Politécnica Nacional. 2019 Summary: Resumen.- El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y construir un prototipo de multirrotor de bajo peso y portátil para la inspección y monitoreo del volcán Cotopaxi. En este contexto, el trabajo fue llevado a cabo a través de la metodología de diseño concurrente. En primer lugar, se realizó el despliegue de la función calidad con el propósito de definir las especificaciones técnicas de la aeronave de acuerdo con las necesidades y deseos de los usuarios. Luego, en base a estas especificaciones se desarrolló un análisis funcional que permitió identificar un principio de solución compuesto por tres módulos: estructural, de propulsión y de control. A continuación, en la etapa de diseño de materialización el sistema de propulsión fue definido por medio de la teoría de la cantidad de movimiento y de la teoría del elemento pala de acuerdo con la altura del volcán Cotopaxi. En cuanto al módulo estructural, se seleccionó plástico PLA para la construcción y se establecieron las dimensiones para todo el marco de multirrotor en función del empuje total generado por el conjunto propela-motor. Por otra parte, se seleccionó el controlador de vuelo adecuado para la aeronave y se realizó una configuración de los parámetros básicos para asegurar estabilidad del equipo en el aire de acuerdo con estudios previos realizados. Finalmente, el prototipo de multirrotor fue construido utilizando manufactura aditiva obteniendo como resultado un hexacóptero coaxial con un peso total aproximado de 3,5[Kg] el cual es capaz de plegarse para garantizar portabilidad.Summary: Abstract.- The aim of this work is to design and build a prototype of low-weight and portable multirrotor for the inspection and monitoring of the Cotopaxi volcano. In this context, the work was carried out through the concurrent design methodology. First, the performance of the quality function was carried out in order to define the technical specifications of the aircraft according to the needs and desires of the users. Then, based on these specifications, a functional analysis was developed that allowed the identification of a solution principle composed of three modules: structural, propulsion and control. Then in the materialization design stage the propulsion system was defined by the theory of moment and the blade element theory according to the height of the Cotopaxi volcano. As for the structural module, the appropriate material for the construction was selected and the dimensions for the entire multirrotor frame were established in function of the total thrust generated by the propeller-motor assembly. On the other hand, the appropriate flight controller was selected for the aircraft and a configuration of the basic parameters was made to ensure the stability of the equipment in the air according to previous studies carried out. Finally, the prototype of Multirrotor was built using additive manufacturing resulting in a coaxial hexacóptero with a total weight of approximately 3.5 [Kg] which can fold to ensure portability.
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Tesis Tesis BIBLIOTECA GENERAL
T-IM/2028/CD 9563 (Browse shelf) Ej. 1 Available BC19030024
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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Tesis (Ingeniero Mecánico). -- Escuela Politécnica Nacional. 2019

Bibliografía: páginas 101 - 104.

La Biblioteca Central dispone de esta tesis en formato de papel y digital 25/03/2019.

Resumen.- El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y construir un prototipo de multirrotor de bajo peso y portátil para la inspección y monitoreo del volcán Cotopaxi. En este contexto, el trabajo fue llevado a cabo a través de la metodología de diseño concurrente. En primer lugar, se realizó el despliegue de la función calidad con el propósito de definir las especificaciones técnicas de la aeronave de acuerdo con las necesidades y deseos de los usuarios. Luego, en base a estas especificaciones se desarrolló un análisis funcional que permitió identificar un principio de solución compuesto por tres módulos: estructural, de propulsión y de control. A continuación, en la etapa de diseño de materialización el sistema de propulsión fue definido por medio de la teoría de la cantidad de movimiento y de la teoría del elemento pala de acuerdo con la altura del volcán Cotopaxi. En cuanto al módulo estructural, se seleccionó plástico PLA para la construcción y se establecieron las dimensiones para todo el marco de multirrotor en función del empuje total generado por el conjunto propela-motor. Por otra parte, se seleccionó el controlador de vuelo adecuado para la aeronave y se realizó una configuración de los parámetros básicos para asegurar estabilidad del equipo en el aire de acuerdo con estudios previos realizados. Finalmente, el prototipo de multirrotor fue construido utilizando manufactura aditiva obteniendo como resultado un hexacóptero coaxial con un peso total aproximado de 3,5[Kg] el cual es capaz de plegarse para garantizar portabilidad.

Abstract.- The aim of this work is to design and build a prototype of low-weight and portable multirrotor for the inspection and monitoring of the Cotopaxi volcano. In this context, the work was carried out through the concurrent design methodology. First, the performance of the quality function was carried out in order to define the technical specifications of the aircraft according to the needs and desires of the users. Then, based on these specifications, a functional analysis was developed that allowed the identification of a solution principle composed of three modules: structural, propulsion and control. Then in the materialization design stage the propulsion system was defined by the theory of moment and the blade element theory according to the height of the Cotopaxi volcano. As for the structural module, the appropriate material for the construction was selected and the dimensions for the entire multirrotor frame were established in function of the total thrust generated by the propeller-motor assembly. On the other hand, the appropriate flight controller was selected for the aircraft and a configuration of the basic parameters was made to ensure the stability of the equipment in the air according to previous studies carried out. Finally, the prototype of Multirrotor was built using additive manufacturing resulting in a coaxial hexacóptero with a total weight of approximately 3.5 [Kg] which can fold to ensure portability.

José Luis Erazo López cedido 0.20 1 Biblioteca General 2019/03/15 72481

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