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METODOLOGIA (Las que tienen descripción), Los elementos simples no hace…
METODOLOGIA (Las que tienen descripción)
LECCIÓN 16 y 17
Diseño técnico
Todos aquellos paso que he de dar para transformar un diseño conceptual en un producto tangible
Estrategia prueba y error
No es la mejor estrategia para resolver todos los problemas al pasar de diseño conceptual a diseño técnico
Diseñar en detalle
cuantificar y optimizar elementos fisicos
Conocimientos generales de otros campos para el diseño
Materialización del concepto
RESULTADOS
PARÁMETROS TÉCNICOS
CÁLCULOS TÉCNICOS
SIMULACIONES
PLANOS DE FABRICACIÓN
PROTOTIPOS Y ENSAYOS
Resolver problemas técnicos
Proceso largo y tedioso
FASES
Cuantificación de los parámetros
Por las necesidades y demandas del mercado
Por los requerimientos (paso intermedio para realizar el diseño técnico)
de retirada
de distribución
de fiabilidad
emocionales
funcionales
Descomposición de la solución
de problema grande a problemas más pequeños que podamos abordar
definición de los problemas técnicos
Cuantificar los parametros
Almacenaje, movimiento
Búsqueda de soluciones técnicas
Método cartesiano
Igual nos excede
puede que no sea problema del diseñador
diseño o selección de componentes
Tiene que estar corractamente integrado
integración del conjunto
Prototipo y ensayos
alguien distinto a nosotros lo purda fabricar
el usuario lo pueda usar
una empresa lo pueda acreditar
HERRAMIENTAS
FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS Y FÍSICOS
FUNDAMENTOS DE CÁLCULO ESTRUCTURAL, MÁQUINAS, MECANISMOS Y SISTEMAS DE FABRICACIÓN
APLICACIONES DE CÁLCULO Y SIMULACIÓN POR ELEMENTOS FINITOS
APLICACIONES CAD-CAM-CIM
MAQUINARIA DE ENSAYOS
INFORMACIÓN (NORMAS, CATÁLOGOS, VADEMECUMS, ETC
CAPACIDADES Y COMPETENCIAS
Las propias de la ingeniería
Dominio de las herramientas
IMPORTANCIA
Sin diseño técnico no hay ingeniería
Sin diseño técnico no hay producto industrial
De un diseño conceptual deficiente resulta un producto deficiente, pero de un diseño técnico deficiente resulta un producto nulo: el no-producto.
Sin diseño técnico se rompe la cadena de valor del proceso de diseño.
TIPOLOGÍAS DE PRODUCTO
Incluso los productos “incorpóreos” requieren diseño técnico (imagen de marca, diseño gráfico, webs, etc.)
En los productos simples o sencillos se centrará, al menos, en la geometría y los materiales
En los productos compuestos y complejos se ha de resolver por partes y se ha de integrar en una solución coherente
Cuantificacion de los parámetros
necesidades y demandas del mercado
requerimientos de diseño de producto
Ya no pueden expresarse exclusivamente de formal cualitativa
pq si no no se saldría del diseño conceptual
es un paso intermedio para obtener lo que se necesita para realizar el diseño técnico
Especificaciones del producto
parametros fisicos del producto
Subsistemas estructurales
Formado por aquellos componentes cuya función es dar soporte al resto de elementos del producto o dan protección o estabilidad.
Subsistema motriz
Para tener movimiento
Componentes para generar movimiento
Subsistemas de control
Subsistema de comunicación
Puede ser simplemente de información del producto
Identificar la marca
Está formado por aquellos elementos o componentes cuya función es interactuar con el exterior del producto
ESTÁ FORMADO POR AQUELLOS ELEMENTOS O COMPONENTES CUYA FUNCIÓN ES RECIBIR INFORMACIÓN SOBRE LOS COMPONENTES DEL PRODUCTO, PROCESARLA, ASÍ COMO DECIDIR Y TRANSMITIR ÓRDENES A OTROS COMPONENTES
De análisis funcional al análisis físico
EL PRIMER PASO ES ENUMERAR, DESCRIBIR Y VALORAR TODAS LAS POSIBLES SOLUCIONES DE MATERIALIZACIÓN DE UNA FUNCIÓN (v. g. mediante la técnica de los cuadros morfológicos)
EL SEGUNDO PASO ES SELECCIONAR LA SOLUCIÓN DE MATERIALIZACIÓN DE CADA FUNCIÓN
EL CUARTO PASO ES DETERMINAR LOS COMPONENTES DE LOS SUBSISTEMAS FÍSICOS DEL PRODUCTO QUE CUMPLEN CON LOS PARÁMETROS FÍSICOS DEL MISMO
EL TERCER PASO ES DESCRIBIR EL PRODUCTO A PARTIR DE LOS SUBSISTEMAS FÍSICOS QUE LO COMPONEN
LECCIÓN 18
GENERACIÓN DE MOVIMIENTO
Cuando uno o varios elementos del producto se desplazan de una posición a otra
El desplazamiento puede ser lineal, angular o combinación de ambos
Puede ser relativo o absoluto
6 grados de libertad
3 traslaciones
3 giros
FUENTES DE ENERGIA
Tipos de energía
Mecánica
cinemática
potencial
Térmica
termoquímica
termonuclear
Electromagnética
Máquina
Artefacto que transforma la energía
desde el pto de vista del diseño es un elemento de gran importancia y su selección ha de ser rigurosa
Motor térmico
Motor electrico
Parámetros de entrada
intensidad
frecuencia
tensión
secuencia de fases
Parametros de salida
Potencia, para motor velocidad angular
tipos
Rotativos
monofásicos o trifásicos
de jaula de ardilla o de rótor bobinadp
de continua o alterna
sincronos, asincronos
Lineales
Artefacto que transforma la energía térmica en energía mecánica
Parámetros de entrada:
Combustible (tipo y cantidad)
Comburente (tipo y cantidad)
Parámetros de salida:
Potencia, par motor, velocidad angular
Tipos
Combustión externa (turbinas y máquinas de desplazamiento positivo)
Combustión interna alternativos
Turbinas de gas
Turbinas de vapor
ACUMULADORES
Función es almacenar energía en cualquiera de sus manifestaciones
pesas, resortes, depósitos de combustible, baterías, volantes de inercia
Fuentes de energía
Mecánica de fluidos y de sólidos
Hidráulica
Maremotriz
elástica
Eólica
Gravitatoria
Inercia
Térmica
Termonuclear
Termosolar
Termoquímica
Geotérmica
Electromagnética
Fotovoltaica
Piezoeléctrica
Energía primaria en productos industriales
Mecánica
Hidráulica
Seres vivos
Eólica
Gravitatoria
Elástica
Electromagnética
Magnética
Fotovoltaica
Eléctrica
Térmica
Termoquímica
Termosolar
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LECCIÓN 19
Tipos de movimiento
IMPACTO:
Se transmite la velocidad entre elementos
OSCILACIÓN-ROTACIÓN:
Se transforma un movimiento de oscilación en rotación o viceversa (Ej. escape, 4-barras)
ROTACIÓN-TRASLACIÓN:
Se transforma un movimiento de rotación en traslación (Ej. noria, biela-manivela)
ROTACIÓN-ROTACIÓN:
Se transmite un movimiento de rotación entre elementos (Ej. engranajes, poleas)
TRASLACIÓN-TRASLACIÓN:
En ocasiones se transforma traslación-rotación-traslación)
Se transmite un movimiento de traslación entre elementos (Ej. balanza, uniones).
Necesidades
Cambiar la posición del movimiento
Cambiar la trayectoria del movimientos
Cambiar la velocidad del movimientos
Cambiar la fuerza o el par ínsitos al movimiento
Mecanismos
Palanca
Cambiar de posición el movimiento
Cambiar la fuerza o el par ínsitos al movimiento
Transmite oscilación o traslación
Polea
Cambiar de posición el movimiento
Cambiar la velocidad del movimiento
Transmite todo tipo de movimiento
Cambiar la fuerza o el par ínsitos al movimiento
Engranajes
Cambiar de posición el movimiento
Cambiar la velocidad del movimiento
Transmite todo tipo de movimiento
Cambiar la fuerza o el par ínsitos al movimiento
Cambiar la el par ínsito al movimiento
Leva
Cambiar de posición el movimiento
Transmite movimiento de rotación a oscilación
Barras
Cambiar de posición y trayectoria el movimiento
Cambiar la velocidad del movimiento
Transmite todo tipo de movimiento
Cambiar la fuerza o el par ínsitos al movimiento
Yugo escocés
Cambiar de posición y trayectoria el movimiento
Transmite movimiento de oscilación a rotación
Juntas homocinéticas
Transmite movimiento de rotación a rotación
Cambiar de posición el movimiento
LECCIÓN 20
Subsistema estructural
SOPORTE
El subsistema estructural ha de fijar las posiciones relativas de todos los componentes del producto y ha de restringir los grados de libertad de los mismos.
PROTECCIÓN
Elementos del subsistema estructural han de proteger al resto de los componentes del producto de acciones externas
Es auxiliar de las funciones propias del producto y no debe confundirse con ellas, aunque pueda desarrollar alguna en aquellos casos en que se consigue una verdadera integración
Tipos
Carcasa
Chasis
Bastidor
Dimensionado
No normalizados (carcasa)
Determinar la sección (grosor) de acuerdo con la resistencia del material y las acciones a soportar (peso, fuerzas, momentos, choques, presiones…)
Determinar la geometría de los apoyos, nervios para aumentar la rigidez, huecos de ventilación, etc.
Determinar la geometría global por aproximaciones sucesivas
Elementos normalizados (Tornillos)
Determinar la dimensión característica mínima y máxima necesaria de acuerdo con la resistencia del material, las acciones a soportar (peso, fuerzas, momentos, choques, presiones…) y las restricciones geométricas impuestas por el resto de componentes
Seleccionar el tamaño normalizado compatible con las dimensiones características determinadas anteriormente
Seleccionar el elemento más adecuado para el objetivo deseado
Herramientas de ayuda al dimensionado
Modelización física del elemento y de las acciones que soporta: definición de las ecuaciones que rigen el comportamiento del sistema, obtención de resultados en las condiciones de trabajo y dimensionado
Simulación por ordenador (integrada en algunas aplicaciones informáticas de diseño)
Ensayos sobre prototipos (prueba-error-redimensionado-prueba-…-acierto)
Uniones
Tipos
Uniones soldadas, adherentes y por deformación
Soldadura sin aporte de material, soldadura con aporte de material, adhesión (pegamentos), clinchado (deformación plástica en frío)
Uniones mediante elementos específicos
Clavos, tornillos, arandelas, pletinas, remaches, roblones, chavetas, cuñas, pasadores, guías
CLINCHADO
Necesita que el material sea dúctil (máx. 6 mm de espesor)
Sustituye a la soldadura
Deformación plástica en frío
Consideraciones
Decidir el tipo adecuado considerando también si han de ser desmontables o no
Conocer los esfuerzos que han de soportar
Conocer los condicionantes del resto de elementos
Determinar materiales, dimensiones y ejecución (ej. par de apriete, fraguado de adhesivos, tipo de soldadura) en función de la resistencia requerida
LECCIÓN 21
Materializar las funciones del producto es muy laborioso
preparación y experiencia
capacidad para coordinar tareas propias y ajenas
esfuerzo, paciencia y constancia
DEDICACIÓN Y DISCREPCIÓN
Vias de resolución
modelos fisicos matematicos
Técnicas de simulación por ordenador
Prueba error
Innovación en las soluciones técnicas
Tocas tienen VENTAJAS e INCONVENIENTES
Creatividad técnica
Creatividad estética
Romper con los estandares
Creatividad técnica
Comunicaciones entre los objetos
Cambiar la forma original para favorecer mejor las funciones del objeto.
Materializar las funciones no resueltas previamente
Orientación
Resolver contradicciones entre funciones cuya materialización es conocida
Materializar las funciones ya resueltas pero con otras condiciones.
En que se apoya
En la correcta definición del problema
En el conocimiento de tecnologías
mec. elec. telematica. rob. etc
En el ingenio
En técnicas específicas (triz)
Creatividad funcional
Pensar en funciones nuevas con un nuevo producto
Todas están relacionadas
MATERIALIZAR LAS FUNCIONES DEL PRODUCTO ES ALGO ABSOLUTAMENTE NECESARIO
Recordad que lo contrario es el NO PRODUCTO
Una idea sin acabar es HUMO
Mejor creativo no es quien más ideas tiene sino quien más ideas materializa
MATERIALIZAR LAS FUNCIONES DEL PRODUCTO ES ALGO DIFÍCILMENTE GENERALIZABLE
Depende de la función y del caso concreto
Sólo se puede sistematizar por tipos de producto
La experiencia ayuda en esta tarea
Aunque parezca extraño, requiere grandes dosis de CREATIVIDAD
LECCIÓN 22
Técnicas para resolver los problemas de inventiva
Sinéptica
No va a entrar en ella
Se puede usar las técnicas visto en los temas pasados para el bloqueo mental.
TRIZ
Herramienta para predecir analizar y solucionar problemas
Se basa en analizar los patrones de invención a partir de las patentes.
El desarrollo de una aproximación algorítmica a la invención de nuevos sistemas o la mejora de los existentes.
No se repiten los mismos problemas y soluciones a los largo de la historia.
Pero si la esencia de los problemas y las soluciones (Genoman)
ENTONCES
1º Los problemas y las soluciones se repiten a través de la ciencia y la industria
2º Los patrones de evolución técnica también se repiten a través de la ciencia y la industria
3º Las innovaciones usan resultados científicos fuera del campo en que se desarrollaron
Problema especifico
(abstracción) problema típico
(matriz) solución típica
(Concretar) Solución específica
http://www.triz40.com/
HISTORIA
Desarrollada por Genrich Altshuller a partir de 1946
Trabajaba en la Inspección de invenciones de la Marina Soviética
Revisó y clasificó miles de patentes por su principio inventivo (forma de resolver el problema)
Se dio cuenta de que un problema requiere una solución inventiva si existe una contradicción no resuelta (la mejora de un parámetro influye negativamente en otro)
LECCIÓN 23
Relación que tienen todos los elementos del producto.
Inventario
registro documental de los bienes y demás cosas pertenecientes a una persona o comunidad, hecho con orden y precisión
registro documental de los elementos que componen un producto, hecho con orden y precisión
En diseño técnico
Registro documental
Asiento (anotación) estructurada en campos que contienen información relativa al elemento
Campos:
código, nombre, descripción, cantidad, precio, proceso/s de fabricación, croquis, material, suministrador, etc.
Elementos del producto
Todas las partes de todos los subsistemas
Han de cumplir, al menos, una función (principal o accesoria)
Han de estar completa y correctamente definidos
Ha de determinarse los criterios para su aceptación (calidad, ensayos, homologaciones…)
Hecho con orden y precisión
A ser posible organizado por niveles funcionales, por subsistemas y por conjuntos ensamblados
El inventario final NO ha de contener ESTIMACIONES, porque recopila la lista de elementos concretos que forman el producto real
IMPORTANCIA
Planificación de la producción
Selección de proveedores
Planificación de los servicios de asistencia técnica
Elaboración de presupuestos y análisis de costes
Evaluación del ciclo de vida (ACV)
Estudios de fiabilidad y mantenibilidad
… etc (control detallado del producto)
HERRAMIENTAS DE COFECCIÓN
Bases de datos
Hoja de cálculo
Cajetines de los planos de fabricación
Aplicaciones específicas de gestión (Bill of materials)
Librerías de aplicaciones de CAD
LECCIÓN 24
Los elementos simples no hace falta desvomponerlos