PROCESO DE DISEÑO

MARLON YESID SANCHEZ AVELLANEDA COD: 2112251

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIA FISICO-MECANICA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICABUCARAMANGA

2013

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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIA FISICO-MECANICA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICABUCARAMANGA

2013

METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION APLICADOEN EL DISENO MECANICO

Presentado Por

MARLON YESID SANCHEZ AVELLANEDA COD: 2112251

Presentado a:

ADOLFO LEON ARENAS LANDINEZDocente de Diseño Básico de la escuela de Ingeniería Mecánica

14 de DICIEMBRE del 2013

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………………………………………………….…..6

1. DEFINICIÓN GENERAL DEL DISEÑO 7

1.1 METODOLOGÍA DEL DISEÑO 8

1.2 METODOLOGÍA DE DISEÑO DE HANS GUGELOT 9

1.3 MÉTODO DE DISEÑO DE MORRIS ASIMOW……………………………………………………………………..………10

2. GENERACIÓN DE PROPUESTA …11

3. PROCESO DEL DISEÑO. 13

3.1ESTRUCTURACION 13

3.2 IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD O PROBLEMA…………………………………………………………………….13

3.3DIFERENCIA ENTRE IDENTIFICAR UN PROBLEMA O UNA NECESIDAD………………………………………..133.4 CONTEXTUALIZAR EL PROBLEMA O NECESIDAD………………………………………………………………….……143.5 LLUVIA DE IDEAS………………………………………………………………………………………………………..………….…143.6 REQUERIMIENTOS……………………………………………………………………………………………………………………153.7 RESTRICCIONES…………………………………………………………………………………………………………………..……15

3.7.1 TIPOS DE RESTRICCIONES………………………………………………………………………………………….…….15

4. DISEÑO CONCEPTUAL……………………………………………………………………………………………………………………16

4.1 ESPECIFICACIONES………………………………………………………………………………………………..……………164.2 CRITERIOS DE EVALUACIÓN…………………………………………………………………………………..…………..164.3 TOMA DE DECISIONES………………………………………………………………………………………..………………174.4 PROPUESTA GRAFICA……………………………………………………………………………………….………………..17

5. DISEÑO DE DETALLE………………………………………………………………………………………………………..……………19

5.1 ESTUDIO DETALLADO DEL DISEÑO…………………………………………………………………….…………….…195.2 VIABILIDAD DEL DISEÑO……………………………….…………………………………………………….…………..….205.3 ESTUDIO, DISEÑO Y CALC. DEL MECANISMO………………………………………………………………….….205.4 HERRAMIENTAS EN DISEÑO DE MÁQUINAS…………………………………………………………………….…205.5 ENSAMBLAJE ………………………………………………………………………………………………………………….….215.6 PROTOTIPO…………………………………………………………………………………………………………………………21

6. DISEÑOS DE PRODUCCIÓN Y MANTENIMIENTO……………………………………………………………………………22

7. CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………………………………………23

8. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………………………………………………24

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TABLA DE FIGURAS

Figura 1. Modelo del proceso de diseño, según, Gugelot...............................................................10

Figura 2. Metodología del proceso de diseño según ASIMOW...............................................11

Figura 3 Propuesta de diseño mecánico……………………………...........................................12

Figura 4. Ejemplo Diseño conceptual..........................................................................................18

Figura 5. Ejemplo Diseño conceptual...................................................................................................18

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INTRODUCCION

El diseño mecánico es una tarea compleja que requiere muchas habilidades. Es necesario subdividir Grandes relaciones en una serie de tareas simples. La complejidad del tema requiere una secuencia en la que las ideas se presentan y se revisan. El diseño mecánico tiene una gran importancia en la resolución de problemas y es un proceso muy ambiguo donde generalmente se ha encontrado que el diseño ha sido utilizado por el hombre desde épocas milenarias donde surge la necesidad de plasmar sus ideas.La idea de un diseño estructurado se dice que comenzó con Leonardo da vinci que fue uno de los primeros en realizar bocetos de todas las ideas que tuvo a lo largo de su vida.En este documento se buscara sugerir unas pautas a la hora de ejecutar un diseño mecánico que nos servirá para obtener mejor eficacia a la hora de diseñar y solucionar un problema o necesidad.

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1. DEFINICION GENERAL DEL DISEÑO

Comenzaremos por definir el concepto de diseño.Según, diseño en ingeniería de shigley (8va edición)“Diseñar es formular un plan para satisfacer una necesidad específica o resolver un problema.Si el plan resulta en la creación de algo físicamente real, entonces el producto debe ser funcional, Seguro, confiable, competitivo, útil, que pueda fabricarse y comercializarse. El diseño es un proceso innovador y altamente iterativo. También es un proceso de toma De decisiones. Algunas veces éstas deben tomarse con muy poca información, en otras con Apenas la cantidad adecuada y en ocasiones con un exceso de información parcialmente contradictoria”

Otro concepto según, (isidro García, Fundamentos. Del diseño mecánico 1ra edición.)Diseño en ingeniería es un proceso de concepción de un sistema para satisfacer unas necesidades este es un proceso de toma de decisiones a menudo iterativo en la cual las ciencias básicas y los conceptos de ingeniería son aplicados para transformar óptimamente los recursos y satisfacer los objetivos.

Básicamente el diseño se puede definir como un lenguaje, es un medio en el que planteamos solución a un problema ó que permite comunicar nuestras ideas.Para contextualizar esta definición el diseño es como lo que para un escritor es la escritura, es un medio para comunicar sus ideas. Para el diseñador las líneas los círculos, las figuras son un medio para plasmar sus ideas, sé tiene un concepto de que diseñar es manejar los diferentes programas CAD ya sea bidimensional o tridimensional, algunos autores creen que estos son MEDIOS y HERRAMIENTAS para poder producir las ideas y comunicarlas.El diseño es un proceso evolutivo, no se concebiría un proceso de diseño que no evolucione, ya que todo proceso de diseño requiere de un estudio y análisis previo y que dicho estudio va mejorando el diseño como tal para que sea lo más óptimo y eficiente posible.Los japoneses comenzaron desarmando diferentes productos fabricados en otros países entendiendo su funcionamiento y adaptándola a sus necesidades y capacidades productivas es lo que actualmente se conoce como Ingeniería de reversa o ingeniería inversa que puede ser considerada como un ejemplo del diseño adaptivo. Diseño concurrente (2002)

“Creo en la intuición. Creo que esa es la diferencia entre un diseñador y un ingeniero… Yo hago una distinción entre los ingenieros y diseñadores de ingeniería...Un diseñador de ingeniería es tan creativo como cualquier otro tipo de diseñador.” J. Howe (1985)

Algunos comentarios bastante similares han sido hechos por el diseñador industrial Richard Stevens:

“Una gran parte del diseño de ingeniería es intuitivo, basado en el pensamiento subjetivo. Pero un ingeniero no es feliz haciendo esto. Un ingeniero quiere poner a prueba; y tomar medidas. Ha

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sido educado de esta manera y no es feliz si no puede demostrar algo. Mientras que un diseñador industrial…es feliz haciendo juicios intuitivos.”

Existe una gran diferencia entre diseño y diseño mecánico como lo cita el diseñador industrial (Richard Stevens) el diseñador es feliz diseñando algo ya sea algo subjetivo algo que no se pueda realizar, es su naturaleza. Mientras que un ingeniero tiene que demostrar que su diseño funciona y que es óptimo. Un ingeniero tiene que tener los pies en la tierra pero su imaginación más allá de las nubes.

1.1 METODOLOGÍA DEL DISEÑO

El diseño es un proceso es decir conlleva al desarrollo de una serie de pasos o pautas. Con el pasar de los años se han desarrollado diferentes metodologías de diseño, que a mi concepto tienen mucho en común.

Se ha dicho que el hecho de seguir una metodología de diseño limita el campo de soluciones e imposibilita la generación de conceptos totalmente nuevos.

Hay personas que frente al hecho de tener que observar reglas para hacer un proyecto se sienten bloqueadas en su creatividad… y empiezan desde cero a reconstruir la experiencia necesaria para proyectar bien….. Malgastaran mucho tiempo en corregir los errores que no hubieran cometido de haber seguido un método proyectual ya experimentado. (Munary, 1995) como se cita en CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA DEL DISEÑO

Esto quiere decir que seguir una metodología de diseño no es tener que seguir unos pasos obligatorios a la hora de diseñar, quiere decir que estos pasos nos facilitan el proceso de diseño que dicho de otra manera nos da unas pautas a seguir en la solución de un problema.

Evidentemente diseñar un sistema de transporte de carga no es lo mismo que diseñar una escalera multiusos, pero básicamente se parte de una necesidad, las etapas del proceso aunque no abarcaran el mismo tiempo ni trabajo serán similares.

“El método de diseño debe verse como un instrumento de navegación, una brújula que indica a grandes rasgos, la dirección a seguir en la búsqueda de nuevas y mejores soluciones” (RENZO BOCCARDO, CREATIVIDAD EN LA INGENIERÍA DEL DISENO, 2006)

En este texto citare 2 propuestas de metodologías de diseño ya que existen varias y como mencione anteriormente casi todas las metodologías propuestas tienen el mismo patrón, pero aclaro que no son iguales.

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1.2 METODOLOGIA DE DISEÑO DE HANS GUGELOT

El método usado en la escuela ULM (Alemania) fue desarrollado por HANS GUGELOT, en 1949. Inge Aicher-Scholl, Otl Aicher fundan la HfG, (Escuela Superior de Proyectación o Escuela de Ulm) una escuela universitaria de diseño radicada en Ulm, Alemania.La HFG cerró sus puertas en 1968, la etapa del diseño científico de la ULM busco una revisión de diversos conocimientos científicos tales como análisis matemático de complejidad análisis vectorial análisis de matrices programación lineal topología cibernética teoría de los algoritmos y antropología.Las etapas del modelo de GUGELOT son:

Etapa de información.Recolectar toda la información posible sobre la compañía para la que se va a diseñar: prioridades, tipos de programas desarrollo, infraestructura productiva sistema administrativo etc.

Etapa de investigación.Necesidades del usuario, del contexto del producto aspectos Funcionales y sobre nuevos métodos de producción posibles.se obtienen requerimientos.

Etapa de investigación.Exploración en búsqueda de nuevas posibilidades formales, estudio tipológico es necesario aclarar que esta etapa se apoya en diversas conocimientos y no en la inspiración del diseñador.

Etapa de decisión.El diseno se presenta en tanto al departamento de ventas como al de producción para lo cual es necesario presentar estudios de costo/beneficio a ambos.

Etapa de cálculo.Se ajusta a las normas y estándares de materiales y producción, cálculo de resistencias, desgastes etc.

Construcción del prototipo.Se realizan pruebas con el prototipo, evaluándolo con respecto a los objetivos iniciales.

Estas son a grandes rasgos las principales fases enunciadas por gugelot sin embargo es importante resaltar el esfuerzo realizado para dar una guía racional a la obtención de los requerimientos

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Según este método la aplicación cuidadosa del análisis de requerimientos a cada uno de los subcomponentes de un diseño permitirá, por otra parte un control amplio del diseñador sobre el proceso de diseño y sus resultados.

Fig1. Modelo del proceso de diseño, según, Gugelot Fuente: diseño estrategia y táctica

1.3 METODO DE DISEÑO DE MORRIS ASIMOW

Este autor concibe el proceso de diseño de manera muy similar al de la información. Así. La actividad proyectual, básicamente consiste en "la recolección. Manejo y organización creativa de información relevante de la situación del problema: prescribe la derivación de decisiones que son optimizadas. Comunicadas y probadas o evaluadas de esta manera: tiene carácter iterativo, debido a que a menudo, al realizarse, se dispone de nueva información o se gana una nueva comprensión que requiere se repitan operaciones previas.

En su método, Asimow considera que existen dos grandes fases que se relacionan entres si:

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Fase de planeación y morfología. Estudio de factibilidad Diseño preliminar Diseño detallado Planeación del proceso de producción Planeación de la distribución Planeación del consumo Planeación del retiro del producto

Fase de diseño detallado. Preparación del diseño Diseño total de los subsistemas Diseño total de los componentes Diseño detallado de las partes Preparación de los dibujos de ensamble Construcción experimental Programa de pruebas del producto Análisis, predicción y rediseño

Fig. 2 Metodología del proceso de diseño según ASIMOW.Fuente. Universidad de Londres, metodología del diseño.

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2. GENERACIÓN DE PROPUESTA En el presente documento se plantea la metodología del diseño que se llevara a cabo, como se ha dicho anteriormente no se quiere imponer una metodología para diseñar. Lo que se busca generar con este documento es un proceso de diseño óptimo y efectivo.

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PROCESO DE DISEÑO

ESTRUCTURACIÓN

Definicion del problema

Análisis de Contexto

LLuvia de ideas

Restricciones

Requerimientos

DISEÑO CONCEPTUAL

Evaluacion de alternativas y criterios

de seleccion

Especificaciones

Seleccion de Propuesta

DISEÑO EN DETALLE

Propuesta grafica

Dimensionar

Caracterizacion

Ensamblaje y simulacion virtual

Planos de construccion

preparacion, verificacion y

presentacion final

Fig. 3 Propuesta de diseño mecánico

3. PROCESO DEL DISEÑO.

3.1 ESTRUCTURACIÓN

¿Qué es el proceso de diseño? ¿Cómo comienza? ¿El ingeniero simplemente se sienta en la

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Silla de su escritorio con una hoja de papel en blanco y anota algunas ideas?

3.2 IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD O PROBLEMA.

De lo investigado en algunos textos, la mayoría concuerdan en decir que el diseño comienza con la identificación de la necesidad o la identificación del problema según diseño en ingeniería de shigley “el proceso de diseño comienza con la identificación de una necesidad. Con frecuencia, el reconocimiento y la expresión de ésta constituyen un acto muy creativo, porque la necesidad quizá sólo sea una vaga inconformidad, un sentimiento de inquietud o la detección de que algo no está bien. “El diseño comienza con una necesidad o problema de ahí parte el diseño mecánico, si no se tiene esto es como andar a la deriva.

“La importancia y la variedad de estas necesidades provienen de 2 fuentes generalesFormales: requerimientos funcionales para el producto.Informales: requerimientos sugeridos por el consumidor”. (Diseño en ingeniería, shigley, 2008)

3.3 DIFERENCIA ENTRE IDENTIFICAR UN PROBLEMA O UNA NECESIDAD

A la hora de identificar la necesidad debemos tener en cuenta para que se va a usar en qué condiciones y que requerimientos tiene el consumidor o cliente.Hay una diferencia entre identificar una necesidad e identificar un problema, ya que al identificar un problema las posibilidades de diseño se reducen, Mientras que La determinación de la necesidad, se hace exclusivamente cuando no estamos conformes con el desarrollo de una actividad, se trata de intentar mejorar por medio de ciertos mecanismos las tareas que tenemos que realizar.En esta etapa es importante determinar si el diseño va dirigido a una gran cantidad de clientes o uno muy específico, también es de gran importancia identificar las normas por las que son regidas el diseño a elaborar ya que existen diferentes normas que las rigen.

3.4 CONTEXTUALIZAR EL PROBLEMA O NECESIDAD

Contextualizar el problema es buscar la mayor información posible investigar, buscar la mayor cantidad posible de información ya sea información del entorno donde se origina el problema, en qué condiciones y para qué fin se realizara etc. esto me servirá para empezar a tener una idea más general del problema, y saber si se podrá resolver porque de nada servirá empezar a plantear soluciones si el problema no tiene una solución viable. Para contextualizar el problema Se puede investigar de proyectos ya realizados, revistas de ingeniería, libros y catálogos de que algunas veces las empresas poseen etc.En esta parte también se puede investigar algunas normas que rigen al país en el que estamos ya sean normas ambientales, sociales o jurídicas ya que esto me servirá para reducir mi rango de

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posibles soluciones e informarme de normatividades establecidas y no tener inconvenientes a la hora del diseño

3.5 LLUVIA DE IDEAS

La recopilación de ideas se hace basándonos en el problema identificado y teniendo en cuenta lo requerido por el cliente y conforme las ideas se van planteando se van registrando para su estudio previo.La lluvia de ideas debe ir en conjunto con la contextualización del problema ya que al estar informado del problema puedo plantear posibles soluciones más eficientes y eficaces ya que se posee una gran información que reduce el rango de soluciones. Después de haberse informado con lo referente al problema o necesidad encontrada se procede a reunirse con el equipo de trabajo donde se planteara las posibles soluciones.

El libro (dibujo y comunicación gráfica, Giesecke, 2006)Plantea que una lluvia de ideas se debe realizar con un grupo de personas en un tiempo determinado y recomienda tener en cuenta las siguientes pautas:

no criticar no prejuzgar no evaluar no tomar decisiones animar el pensamiento abierto realizar una integración de las ideas

“La mayoría de las compañías exitosas cuentan con un proceso de diseño bien organizado que utiliza equipos de personas que tienen distintas habilidades. Los equipos de diseño pueden estar compuestos por personas expertas en áreas como mercadotecnia, producción y ciencia de materiales, así como diferentes funciones ingenieriles.” (Dibujo y comunicación gráfica, Giesecke, 2006)

En esta parte en especifica se debe tener una muy buena habilidad de comunicación ya sea oral escrita o gráfica, también se busca recopilar la mayor cantidad de ideas para luego hacer un exhaustivo estudio de cual o cuales son las mejores soluciones tanto en diseño como en costo, tiempo, material fabricación entre otros.

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3.6 REQUERIMIENTOS

Los requerimientos hacen referencia a todos los factores que dirigen el proyecto en otras palabras a lo que se desea llegar. (Libro dib. Y Comunicación gráfica Giesecke, 2006) divide los requerimientos de diseño en cuatro categorías:

ESENCIAL IMPORTANTE DESEABLE FUNCIONAL

Estas cuatro categorías serán de gran utilidad a la hora de buscar los requerimientos de un diseño ya que se debe buscar lo esencial del diseño lo más relevante del diseño lo que no se puede pasar por alto. Lo importante, que es lo más relevante para tener en cuenta a la hora del diseño?, que son prioridades y que son detalles ajenos al diseño. Lo deseable, son los objetivos como tal que se buscan las soluciones y lo que se desea que haga el mecanismo. Y por último funcional, es alcanzar los objetivos planteados, es que la solución que doy a dicho problema o necesidad sea funcional que sea de buena calidad y con el menor costo posible.

3.7 RESTRICCIONES

Las restricciones son los límites que tengo a la hora de plantear una solución de dicho problema.Tener claras las restricciones que tengo a la hora de ejecutar un diseño es muy importante ya que puedo enfatizar más en la solución (ya que me limita en un intervalo) del problema en un menor tiempo posible y con mayor eficacia.Algunas restricciones tienen que ser evaluadas por el ingeniero como por ejemplo: que el cliente quiera cierto tamaño del mecanismo, en este caso el ingeniero será el que decidirá si estas restricciones se pueden tener en cuenta o no.Por lo tanto se recomienda anotar y tener en cuenta cada una de las restricciones que tiene un mecanismo

3.7.1 TIPOS DE RESTRICCIONES

Existen diferentes tipos de restricciones. Restricciones del mecanismo: son restricciones ya sea das por el cliente o de la

naturaleza del mecanismo, en qué condiciones funcionara bajo que temperatura etc. Restricción de materia prima: cuando hay carencias o no se puede utilizar una materia

prima deseada, y esto podría conllevar a un sobre costo del material. Restricciones ambientales: son restricciones ya sea de índole legal, políticas del usuario

con lo referente a un impacto ambiental, del diseño a elaborar o condiciones a las que estará sometido el mecanismo.

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4. DISEÑO CONCEPTUAL

4.1 ESPECIFICACIONES.

En esta parte del diseño es importante definir clara y completamente las especificaciones del diseño, saber qué que se desea que realice. Como por ejemplo si se requiere que una maquina haga 100 piezas de un juguete por minuto ose requiere que la maquina funcione con cierto combustible, material o que sea fácil de transportar etc.Las especificaciones pueden estar dadas por el mismo usuario o bien el mismo entorno de trabajo como por ejemplo que un mecanismo tenga ciertas medidas.

4.2 CRITERIOS DE EVALUACION

En esta parte después de tener las mejores ideas para la solución del problema, se procede a estudiar las posibles soluciones teniendo en cuenta algunos criterios y se escoge cual es la solución más viable.

Criterios medioambientales: se refiere a los diferentes aspectos que pueden afectar el medio ambiente y las diferentes normas que se rigen algunos países

Criterios financieros examinan la viabilidad de financiera de cada alternativa. Se centran el equilibrio entre costes e ingresos del proyecto. Estos criterios son cruciales en proyectos productivos, y se apoyan en conceptos tales como el Valor Actual Neto (VAN), la Tasa Interna de Retorno (TIR) o el Punto de Equilibrio.

Criterios de diseño: se analizan todas las posibles soluciones de diseño y se escoge la mejor en todos los aspectos tanto como en funcionalidad como costos de fabricación, ganancias etc.

Algunos criterios de diseño que se deben tener en cuenta son:

Funcionalidad Ruido Resistencia/esfuerzo Estilo Distorsión/deflexión/rigidez Forma Desgaste Tamaño

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Corrosión Control Seguridad Propiedades térmicas Confiabilidad Superficie Utilidad Mantenimiento Fricción Volumen Peso Responsabilidad legal Vida Capacidad de reciclado

Fuente. (Diseño en Ing. Mecánica. Shigley, 2008)

4.3 TOMA DE DECISIONES

En este proceso se busca encontrar las mejores soluciones de las ideas ya planteadas teniendo en cuenta que en este punto se busca la mejor solución y si se puede simplificar aún mas de tal manera que se desempeñe bien, que sea fácil de fabricar, reparar e inclusive fácil de desechar, cuando termine su ciclo de vida. En esta etapa también se empiezan a hacer bosquejos de la mejor solución, se hace si es necesario cálculos de potencia, velocidades, aceleraciones todo lo que sea necesario para poder saber cuál es la mejor manera que funcione dicho diseño.

También se hace de suma importancia el uso de bosquejos. “El diseño es la actividad individual más importante que los ingenieros practican. El diseño distingue a la ingeniería del resto de las disciplinas científicas y tecnológicas porque consiste en la aplicación de ellas para crear soluciones.” según (dib. Y Comunicación gráfica Giesecke, 2006)”Es por eso que debemos desarrollar esta habilidad ya que nos permite ampliar nuestras posibilidades a la hora de plantear y comunicar una solución.Se recomienda asignar responsabilidades cuando se tiene un grupo de trabajo ya que en proyectos de grande y también pequeña envergadura se requiere grupos de trabajo específicos Estos grupos de trabajo deben trabajar en conjunto ya que de todos los grupos depende que el proyecto sea un éxito

4.4 PROPUESTA GRAFICA

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Como se ha venido observando primero se planteó un problema, se contextualizo y se buscaron soluciones esto se llamó estructuración ahora la parte de diseño conceptual se hizo un exhaustivo estudio de las propuestas y de la viabilidad del proyecto para culminar en una PROPUESTA GRAFICA esta propuesta grafica sirve de puente entre el diseño conceptual y el diseño de detalle ya que en esta parte se hace la configuración de documentación de ingeniería se hace un estudio de costos y de mejoramiento de diseño y es posible un rediseño según se considere pertinente.Ejemplo:

“Las ilustraciones se muestran el tipo de trabajo que se realiza en cada etapa. Las ilustraciones son ejemplos del diseño de un pequeño mezclador de hormigón (Hawkes y Abinett (1984)). El diseño conceptual se muestra en la ilustración 4, donde tres alternativas se propusieron para la conexión del motor al tambor mezclador. El diseño de realización se muestra en la ilustración 5, donde concepto se desarrolla en términos de la forma de apoyar y montar el motor, tambor, poleas, etc. La Error: Reference source not found muestra un pequeño ejemplo del diseño de detalle, en la que se ha rediseñado la placa de montaje del motor a partir de una forma de T soldada a un canal de sección en forma de U, después de las pruebas de un prototipo se encontró excesiva vibración que se presentan también en el modelo original.”

Diseño conceptual: alternativas para la conexión de una unidad pequeña máquina de mezcladora de concreto.

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Fig. .4 y 5 EJEMPLO Diseño conceptualFuente: naturaleza del diseño.

Como se puede ver en el ejemplo anterior este es un proceso de mejoramiento continuo donde por medio del diseño y estudio ingenieril se busca que el diseño sea optimo funcione bien, y se minimice el costo del producto pero sin alterar su buen funcionamiento entre otras. Es uno de los procesos más importantes en el diseño de ingeniería ya que si este proceso demora o fracasa se perderá tiempo y dinero.

5. DISEÑO DETALLADO

5.1 Estudio detallado del diseño

En este proceso se inicia con el estudio y análisis de la propuesta grafica, se analiza y se diseña cada una de las partes que conforman el mecanismo o diseño planteado y posteriormente se procede a realizar cálculos de ingeniería tales como simulaciones de esfuerzos, dimensionar cada parte del diseño, materiales a utilizar, procesos de manufactura posibles problemas de funcionalidad, en esta fase se debe también hacer una investigación de las normas y códigos que se rigen con todo lo referente al diseño.

Norma.Es un documento técnico expedido por un organismo de normalización en el que se precisa un conjunto de condiciones que debe cumplir un material, producto o procedimiento.

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Norma de interés.ISO International Standards OrganizationANSI American national standards InstituteUNE Una Norma EspañolaDIN Deutsches Institut für Normung (Instituto Alemán de Normalización).BIS British Standards InstitutionJIS Japanese Industrial StandardsAFNOR Association Française de NormalizationICONTEC Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación

CÓDIGO DE DISEÑO.Documento técnico que recoge de manera clara concisa las reglas y pasos que debe seguir el proyectista que este diseñando alguna máquina. Estos códigos los publican las asociaciones de ingenieros y organismos de normalización.

ASME American Society of Mechanical EngineersASTM American Society for Testing MaterialsAWS American Welding SocietySAE Society of Automotive Engineers

5.2 VIABILIDAD DEL DISEÑO.

Después de tener un estudio de cada una de las partes y del conjunto en general del diseño se procede a realizar un estudio con respecto a si dicho diseño es factible o no, entonces se procede a realizar un estudio de costo de material de funcionalidad del diseño (este proceso se diferencia del primer proceso en que este proceso de viabilidad se hace ya con un estudio más avanzado del diseño ya en su parte final)

muchas de las herramientas utilizadas para planificar son software para modelado 3d y de dibujo técnico, con CAD (diseño asistido por computadora) dentro de un sistema de administración de proyectos, es posible llevar a su estado final la documentación final del proyecto, es decir, el esquema del proceso podrá existir en el cuaderno de ingeniería en la forma de boceto, mientras se está planeando, pero luego debe ser llevado a formato electrónico con un CAD apropiado entre otras opciones, se puede facilitar el conocimiento del procedimiento ya que se realizan simulaciones, y luego de verificar y realizar las correcciones posteriores, se puede garantizar consistencia en el procedimiento que tendrá que llevarse a cabo para obtener el proyecto en físico.

5.3 ESTUDIO, DISEÑO Y CÁLCULO DE CADA PARTE DEL MECANISMO

En esta parte se calcula cada parte que compone el diseño no se debe dejar nada al azar ya que cada parte forma un conjunto y si falla una por ende fallara todo el sistema en esta parte se construye los dibujos de detalle de cada una delas partes y se especifica material, piezas de unión y procesos que se deben realizar para cada parte.

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Este trabajo hoy en día se ha facilitado mucho gracias a Muchas de las herramientas utilizadas EN EL DISENO DE DETALLE.

5.4 HERRAMIENTAS EN DISEÑO DE MÁQUINAS.

DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR (CAD)

Diseño bidimensional (2D): Planos de fabricación, vistas ortogonales. AutoCAD, IMAGINEER, DRAFTSIGHT entre otros

Diseño tridimensional. (3D).

Modelado alámbrico: planos de fabricación generados automáticamente, generación de vistas ortogonales e isométricas

Modelado solido: asociar propiedades de materiales al modelo, lo que permitirá el cálculo de masas inercias cálculo de interferencias de piezas en ensambles.Mechanical desktop, inventor, solid edge. Entre otros.

INGENIERIA ASISTIDA POR COMPUTADOR (CAE)Análisis estático. Cargas puntuales, distribuidas, análisis de deformaciones etc.Análisis dinámico. Trayectorias velocidades, aceleraciones, simulación de colisiones etc.Análisis de vibraciones. Respuesta en frecuencia y a choques y comportamiento frente a cargas térmicas.

5.5 ENSAMBLAJE

En esta parte se procede a hacer el ensamble final del diseño donde se verificara que cada una de las partes que la componen encaja y no interfieren en el buen funcionamiento del mecanismo, también se examina exhaustivamente el mecanismo en su conjunto que sea seguro que funcione bien.

La idea de esta parte es verificar todo el estudio previo que se tuvo en cuenta para la fabricación del mecanismo fue óptimo.(esto no lo permite hacer las diferentes herramientas virtuales de diseño, que nos permiten hacer un estudio como si el mecanismo fuera real y estudiarlo también en condiciones específicas)

5.6 PROTOTIPO

Este proceso es llamado por algunos autores como proceso de evaluación.

Hoy en día con los nuevos programas CAD no es necesario hacer un prototipo real del diseño ya que estos programas son tan exactos que permiten analizar el diseño en su conjunto.

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“La evaluación es una fase significativa del proceso de diseño total. La evaluación representa la prueba final de un diseño exitoso y por lo general implica la prueba del prototipo en el laboratorio. Aquí se desea descubrir si el diseño en verdad satisface la necesidad o las necesidades. ¿Es confiable? ¿Competirá exitosamente con productos similares? ¿Es económica su manufactura y uso? ¿Se mantiene y se ajusta con facilidad? ¿Se puede obtener una ganancia por su venta o uso? ¿Qué tan probable es que el producto propicie demandas legales? ¿Se obtiene un seguro con sencillez y a bajo costo? ¿Quizá sea necesario que se reconozca que se requiere reemplazar partes o sistemas defectuosos?”

(Diseño en Ing. Mecánica. Shigley, 2008)

6. DIBUJOS DE PRODUCCIÓN O MANTENIMIENTO

Cuando dicho diseño es aprobado se procede a elaborar y verificar un conjunto de dibujos del diseño. “En la industria, los esquemas del diseño de producción aprobado se llevan al departamento de ingeniería para elaborar los dibujos de producción. Se dibujan las vistas necesarias para cada parte a fabricar y se agregan todas las dimensiones y notas necesarias para que los dibujos describan estas partes por completo. Estos esquemas son llamados dibujos de detalle. Las partes estándar inalteradas no requieren dibujo de detalle, pero se muestran de manera convencional en el dibujo de ensamblaje y se incluyen con sus especificaciones en la lista de partes.”(Dibujo y comunicación gráfica giesecke, 2006)

En esta parte se realizan los respectivos dibujos del diseño con el fin de que hallan unos planos que servirán de guía a la hora ya sea de fabricar el diseño o modificar el diseño, también con el fin de determinar las operaciones de mecanizado y el proceso de manufactura requerido.También se realizan para que a la hora de realizarse un mantenimiento al mecanismo se tengan los planos y se sepa cómo esta conformado y como funciona cada parte de dicho mecanismo.

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CONCLUSIONES

De este documento podemos concluir que hay muchos métodos para solucionar problemas de diseño mecánico. Pero casi todos los métodos existentes siguen las mismas fases básicas que aquí se trataron.La metodología del diseño no es una receta que se deba aplicar al pie de la letra pero son pautas que sirven para los que quieren abordar un problema o una necesidad.

Este documento fue un proceso de investigación y exhaustiva lectura que permitió plantear un método de diseño de los ya existentes, efectivo y óptimo también permitió tener una idea global de cómo funciona el diseño en ingeniería y como poder abordar un problema de diseño. Este método planteado sirve para cualquier estudiante de ingeniería mecánica que desee entrar en el maravilloso mundo del diseño.

También podemos concluir que aunque existan diferentes herramientas de diseño de máquinas esto son solamente herramientas ya que si un estudio previo y una metodología aplicada a la solución de un problema de diseño ingenieril no se lograría solucionar ningún problema o necesidad que se aborde.

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BIBLIOGRAFÍA

SIGHLEY, JOSEPH EDWARD. DISEÑO DE INGENIERÍA MECÁNICA. CUARTA EDICIÓN. THE UNIVERSITY OF MICHIGAN.2008

GIESECKE, FREDERICK, DIBUJO Y COMUNICACIÓN GRÁFICA 3A. ED. PEARSON EDUCACIÓN. MÉXICO. 2006.

. ADOLFO LEÓN ARENAS LANDÍNEZ, LEIDY MARCELA DUEÑAS RAMÍRE, LA NATURALEZA DEL DISENO,2013

RENZO BOCCARDO, CREATIVIDAD EN LA INGENIERIA DEL DISEÑO, ED. EQUINOCCIO,2006

LUIS RODRIGUEZ MORALES, DISEÑO ESTRATEGIA Y TACTICA, ED. SIGLO VEINTIUNO.

JUAN MANUEL MARIN GARCIA, APUNTES DE DISENO DE MAQUINAS,SEGUNDA EDICION, ED. CLUB UNIVERSITARIO,2008

JOSE ISIDRO GARCIA, FUNDAMENTOS DEL DISEÑO MECANICO,PRIMERA EDICION, ED. UNIVERIDAD DEL VALLE,2004

COMP. MONICA GONZALES MOTHELET, METODOLOGIA DEL DISEÑO, UNIVERIDAD DE LONDRES.

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AFIRMACIÓN: Generación de una estructura metodológica para el proceso de Diseño

INDICADORNIVELES DE DESEMPEÑO Asignació

n Puntos(0-150)

ObservacionesALTO (40-50 puntos) MEDIO (30-39 puntos) BAJO (0-29 puntos)

Claridad de la fundamentación conceptual y pertinencia de los referentes en la estructura metodológica del proceso de diseño propuesto.

El documento presenta información pertinente y articulada con modelos de la actividad del diseño y es analizada para formular una estructura concisa y ordenada del proceso de diseño para ser aplicado a cualquier situación problemática que requiera la concepción de un sistema mecánico.

El documento revisa información relativa a la actividad del diseño que brinda pautas para formular un proceso de diseño de sistemas mecánicos

El documento presenta información relativa a la actividad del diseño y un esquema del proceso de diseño.

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Claridad en la caracterización de los

momentos en le proceso de diseño.

El documento detalla las características propias e inherentes a cada momento en el proceso de

diseño (estructuración, diseño conceptual, diseño en detalle),

precisando los términos y definiciones que permitan

desarrollar en forma eficiente el diseño de un sistema mecánico.

El documento menciona las características de cada momento del proceso de diseño (estructuración,

diseño conceptual, diseño en detalle) y define los

términos requeridos en el desarrollo de proceso.

El documento menciona aspectos a

tener en cuenta en los momentos del

proceso de diseño (estructuración,

diseño conceptual, diseño en detalle). 25

Identificación de categorías de

pensamiento y los diferentes aspectos involucrados en la

actividad del diseño

El documento describe categorías de pensamiento que se desarrollan en el diseño de sistemas mecánicos y diferentes aspectos involucrados de orden social, ético, económico,

ambiental, ergonómico, de seguridad…..

El documento referencia categorías de

pensamiento y otros aspectos para ser tenidos en cuenta en el proceso

de diseño.

El documento menciona otros

aspectos para ser tenidos en cuenta en el proceso de diseño.

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Puntaje 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150Nota 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3.0 3,5 4,0 4,5 5,0

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