Diseño Mecánico

Unidad 1. Introducción al diseño en

ingeniería

Al completar la unidad de aprendizaje, el alumno será capaz de:

• Distinguir entre máquina y mecanismo.

• Identificar las diferentes etapas que integran el procesode diseño y los diferentes tipos de dibujo en ingeniería.

• Identificar el factor de seguridad de elementos demáquinas diseñados.

Objetivos:

- El diseño técnico es la utilización deprincipios científicos, información técnica eimaginación en la definición de una estructuramecánica, máquina o sistema que realicefunciones específicas con el máximo deeconomía y eficiencia. (Fielden, 1963).

¿Qué es diseño mecánico?- El diseño es una actividad creativa que suponela consecución de algo nuevo y útil, sinexistencia previa. (Reswick, 1965).

- El diseño consiste en simular lo que queremosconstruir (o hacer), antes de construirlo (ohacerlo), tantas veces como sea necesario paraconfiar en el resultado final. (Booker, 1964).

¿Qué es diseño mecánico?

Tomando como apoyo las definiciones anteriores podemos establecer el siguienteconcepto:

El “diseño mecánico” es el proceso lógico que ordena y planea la actividadcreativa que, utilizando principios científicos, información técnica eimaginación, define estructuras mecánicas, máquinas o sistemas para realizarfunciones específicas con el máximo de economía y eficiencia.

Máquinas y Mecanismos

Las máquinas son dispositivos que seutilizan al modificar, transmitir y dirigirfuerzas para llevas a cabo un objetivoespecifico.

Un mecanismo es una parte mecánicade un máquina, cuya función estransmitir el movimiento y fuerza deuna fuente de potencia a una salida.

Máquinas y Mecanismos

Las fases del diseño se refieren a las etapas que hay que tomar encuenta en el desarrollo de cualquier diseño. De hecho nos muestran lametodología que debe seguirse a lo largo de todo el proceso.

1.- Reconocimiento de una necesidad.2.- Definición del problema.3.- Síntesis.4.- Análisis y optimización.5.- Evaluación.6.- Presentación

Proceso de diseño

Reconocimiento de una necesidad.

Generalmente el diseño comienza cuando nos damos cuenta de unanecesidad y decidimos hacer algo al respecto. Una necesidad seidentifica fácilmente después de que alguien la ha planteado.

Proceso de diseño

Definición del problema.

Debe abarcar todas las condiciones para el objeto que se ha dediseñar. Tales condiciones o especificaciones son las cantidades deentrada y salida, las características y dimensiones que deberá ocuparel objeto y, todas las limitaciones a estas cantidades.Las especificaciones definen el costo, la cantidad de piezas a fabricar,la duración esperada, el intervalo o variedad de capacidades, latemperatura de trabajo y la confiabilidad.

Proceso de diseño

Síntesis.

Este paso se refiere a la búsquedade muchos procedimientosalternativos de diseños posibles,sin preocuparse de su valor ocalidad. Este paso se conoce aveces como paso de ideas deinvención, en el cual se genera ennúmero mayor posible desoluciones creativas.

Proceso de diseño

Análisis y optimización.

En esta etapa se requiere que se ideeno imaginen modelos abstractos delsistema que admitan alguna forma deanálisis matemático. Tales modelosreciben el nombre de modelosmatemáticos. Al crearlos se esperaencontrar alguno que reproduzca lomejor posible el sistema físico real.

Proceso de diseño

Evaluación.

Esta fase es muy importante dentro del proceso total del diseño, pueses la demostración definitiva de que el diseño es acertado y,generalmente incluye pruebas con un prototipo en el laboratorio. Eneste punto es cuando se desea observar si el diseño satisface realmentelas necesidades. Por ejemplo:

¿Es confiable?¿Competirá con éxito contra productos semejantes?¿Es fácil de mantener y ajustar?¿Se obtendrán ganancias por su venta o uso?

Proceso de diseño

Evaluación.

Proceso de diseño

Presentación.

La presentación del diseño a otras personas es elpaso final y vital del diseño. Es indudable quemuchos diseños importantes, inventos y trabajoscreativos se han perdido en el tiempo, sencillamenteporque los creadores se rehusaron o no fueroncapaces de explicar sus creaciones a otras personas.En esencia hay tres medios de comunicación que sepueden utilizar:

a). Forma oral.b). Forma escrita.c). Representación gráfica.

Proceso de diseño

Proceso de diseño

La expresión de diseño significa alguna característica oconsideración que influye en el diseño de un elemento, o quizá entodo el sistema.

Alguno de esos factores serán críticos y, si se consideran suscondiciones no será necesario considerar los demás

Factores de diseño

1.- Resistencia mecánica.

Factores de diseño

1.- Resistencia mecánica.

Factores de diseño

Buena confiabilidad:

- Productos repetitivos- Estándares de calidad- Estándares de seguridad- Uso de pokayokes

Consecuencias de mala confiabilidad:

-Perdidas de tiempo, materiales, dinero.- Perdida de credibilidad hacia el producto.

2.- Confiabilidad.

Factores de diseño

3.- Rendimiento

Factores de diseño

- Productos mas caros- sobre inventario- Diseños mas robustos (pesados)

4.- Cantidad de Material

Factores de diseño

- Zonas accesibles - Fácil desmontaje- Refacciones comerciales fáciles de conseguir

5.- Mantenimiento

Factores de diseño

- Calculo de piezas diseñadas- Calculo de piezas comerciales- Causa mantenimiento prematuro.

6.- Vida Útil

Factores de diseño

- Mejor presentación- Mas ameno el uso de la pieza (máquina) diseñada- No debe de afectar los demás factores de diseño- Aplicar solo cuando sea necesario

7.- Acabado exterior

Factores de diseño

- Seguridad para el consumidor, operadores.- Evita accidentes de trabajo

8.- Seguridad

Factores de diseño

- Adecuarse a un presupuesto- Tener en cuenta:

-Resistencia mecánica-Mantenimiento

- Confiabilidad- Vida útil- Acabado exterior- seguridad

9.- Costo

Factores de diseño

Factor de seguridad

1.- ns = 1.25 – 1.5, para materiales muy confiables usados bajo condicionescontroladas y, sujetos a carga y esfuerzo que puedan determinarse con exactitud.

2.- ns = 1.5 – 2, para materiales con características perfectamente conocidas concondiciones ambientales fijas y, sujetos a cargas y esfuerzos que puedandeterminarse con facilidad.

3.- ns = 2 – 2.5, para materiales que trabajan en condiciones normales y sujetos acarga y esfuerzo que puedan calcularse

Factor de seguridad

4.- ns = 2.5 – 3, para materiales poco experimentados o para materiales frágilesen condiciones normales de medio ambiente, carga y esfuerzo.

5.- ns = 3 – 4, para materiales no experimentados en condiciones normales demedio ambiente, carga y esfuerzo.

6.- ns = 2 – 4, para fuerzas de impacto, donde deberá incluirse un factor deimpacto.

7.- ns = 3 – 8, para materiales frágiles, considerando a la resistencia última comola máxima teórica.

La ergonomía es una disciplina técnico- científica y de diseño que estudiaintegralmente al hombre en su marco de actuación relacionado con el manejode equipo y maquinas, dentro de un ambiente laboral especifico, y que busca laoptimización de los tres sistemas (hombre-máquina-entorno)

Los factores ergonómicos son aquellos que inciden en el comportamiento delsistema-máquina-entorno.

Fundamentos de Ergonomía

Diseño del equipo: Un diseño normalizado del equipo que obedecea las características somáticas y fisiológicas del trabajador, conestudios específicos de los puntos críticos de accidentes, comocuchillas, elimina posibles causas de accidentes, permitiendo altrabajador desarrollar su trabajo en situaciones menos riesgosasmejorando su rendimiento y productividad.

Diseño del puesto: Se considera en sus aspectos dimensionales y deacondicionamiento, lo que permite mayor soltura ydesenvolvimiento del trabajador.

Factores ergonómicos

-Equipos y herramientas: Los equipos auxiliares de trabajo estándiseñados para un uso especifico, considerando las característicasantropométricas y biomecánicas del individuo, con el fin de evitarriesgos de accidentes tanto en su manipulación como en sualmacenamiento.

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Factores ergonómicos

-Comunicación: La racionalización y el concepto ergonómico sobrelas señales, localización y símbolos afecta sensiblemente la atencióndel trabajador, aumentando o reduciendo su eficacia. La ausencia deindicadores o su mala interpretación son causa de errores humanos.

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Factores ergonómicos

- Medio ambiente: Una serie de situaciones correspondientes alespacio del trabajo incide en la actividad laboral del individuo engran parte; entre ellas se tienen:

-Grado de insalubridad del medio de trabajo y contaminación-Agentes físicos, como ruido, vibraciones e iluminación-Propio ambiente de trabajo (temperatura, ventilación,calefacción)

Factores ergonómicos

Factores ergonómicos

Factores ergonómicos