1 T.P. Nro. 7 Cátedra: Ingeniería Mecánica I. El Proceso

1
T.P. Nro. 7
Cátedra: Ingeniería Mecánica I.
El Proceso Solucionador de Problemas:
Trabajo en comisión: Análisis del problema.
“Analizar, significa separar un todo en sus partes componentes, para comprender mejor sus principios o elementos”
El análisis del problema, es una definición del mismo en detalle, implica identificar toda la información posible acerca de:
 Estado A o entrada: (variables de entrada y sus limitaciones)
 Estado B o salida: (variables de salida y sus limitaciones)
 La solución: (Variables de la solución, criterios y restricciones)
 Volumen de producción y factor de uso
Para la realización del trabajo práctico, use como guía y referencia el ejemplo de la página 2 y el esquema de la
página 3.
Cuestionario:
 ¿Que entiende por criterio? Enumere cinco o más criterios de aplicación general, (válidos para
distintos problemas)
 ¿Cuál es la diferencia entre un criterio y una restricción?
 Para cada uno de los casos presentados en el ejercicio Nro. 1 del trabajo práctico Nro. 5 de
formulación del problema: Señale al menos una restricción que usted imagine pueda aplicarse.
1.
Imagine que está trabajando en el diseño de un sistema de aire acondicionado:
a. Formule el problema. (vea el Trabajo Práctico anterior)
b. Indique que información concerniente a la entrada y a la salida reuniría durante el análisis del
problema. (Variables de entrada y salida, y sus limitaciones)
c. Identifique las variables de solución más importantes.
d. Enumerar algunos de los principales criterios que vuestro grupo crea que deben emplearse y
las restricciones que pueden imponerse o que existen en la práctica.
2.
Realice el análisis del problema para el punto 2 del trabajo práctico Nro 5, Formulación del
Problema. (Se incluye a continuación, el resumen del enunciado)
2. En una planta de proceso continuo se tiene una instalación como la del esquema:
Una bomba centrífuga toma agua desde una cisterna de capacidad "infinita", y la envía hasta un tanque elevado en el cual,
un sistema de control se encarga de mantener el nivel aproximadamente constante.
Desde allí se suministra un caudal Q2 de agua para el proceso, a una presión aproximadamente constante.
El dueño de la empresa nos comunica que la producción de la planta se incrementará al doble y por lo tanto se requerirá del
doble de caudal de agua, en las mismas condiciones de presión.
Nos pide que modifiquemos la instalación, reemplazando la bomba centrífuga actual por otra que suministre el doble de
caudal.
3.
Realice el análisis del problema para el punto 3 del trabajo práctico Nro. 6, Formulación del
Problema. (Se incluye a continuación, el resumen del enunciado)
3. Un fabricante de tornos comandados por CNC se encuentra con el siguiente problema:
Cada torno posee un usillo cuya potencia de corte es provista por un motor eléctrico trifásico asincrónico.
El motor gira a 3000 rpm constantes (aproximadamente), y la conexión entre el motor y el usillo se logra a través de una
caja de engranajes. Esta caja de cuatro marchas, permite tener un torque aceptable a las distintas velocidades de rotación.
La velocidad máxima de rotación es de 8.000 rpm.
El cambio de gama de velocidades se efectúa automáticamente, mediante órdenes en el programa CNC. El torno posee
cuatro gamas de velocidades controladas por los códigos M41, M42, M43 y M44.
Las nuevas herramientas de cerámica, permiten mayores velocidades de corte, lo que implica mayor velocidad de rotación
del usillo.
El fabricante le pide a sus ingenieros, que diseñen una caja de velocidades para reemplazar a la existente y que permita
que la velocidad máxima de rotación sea de 16.000 rpm.
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2
Ejemplo de análisis del problema de una lavadora de ropa. (Incluido en el apunte)
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3
El Proceso Solucionador de Problemas: (esquema de etapas 1 y 2)
1. Formulación del problema.
Caja
Negra:
Estado A
Estado B
Solución
2. Análisis del problema.
Entrada
Solución
Aquí se hace referencia a que cosas Aquí se hace referencia a que
van a “entrar” a la caja negra y en procesos y transformaciones se
que condiciones
van a producir dentro de la caja
negra,
que elementos y que
métodos se van a emplear
Variables de
Limitaciones
Variables de
Restricciones.
entrada:
para las variables solución.
Ejemplo:
de entrada
No mayor que...
Condiciones del
(Generalmente No consumir mas
medio ambiente
métodos,
de...
1024 mmHg
materiales,
Presión
+/-10%
fuentes de
Criterios.
atmosférica
energía,
0 a 60 ºC
tamaños,
El más confiable
Temperatura
formas, etc., a
El más
ninguna
emplear en la
económico.
Humedad Rel.
solución)
El más ecológico.
ninguna
Grado de
suciedad del aire
Salida
Aquí se hace referencia a que
cosas van a “salir” de la caja
negra y en que condiciones
Variables de
salida
Ejemplo:
Condiciones
del aire en la
salida.
Limitaciones
para las
variables de
salida
Presión.
2000 mmHg
+/- 10
Temperatura.
30 ºC +/- 2ºC
Humedad
Rel.
30% +/- 5%
Grado de
suciedad del
aire.
300 ppm +/- 50
ppm
Uso:
Volumen de producción:
Criterios: A la base sobre la que se debe dar preferencia a una solución entre las que se estudien, se la llama
comúnmente criterio. Algunos criterios que se aplican generalmente en los problemas son: el costo del aparato,
seguridad, confiabilidad, nivel de ruido, la facilidad para realizar maniobras y su velocidad.
Restricciones: Otra característica común a todos los problemas. Una restricción es una característica de la
solución que no se puede eludir, o sea que es una "condición obligada” de una solución para que se la pueda
considerar como tal.
En la fase de Análisis del Problema, se identifican los criterios que se utilizarán para seleccionar la mejor de las
soluciones.
Costo de construcción o de fabricación.
Seguridad personal.
Confiabilidad.
Operabilidad o facilidad de uso.
Facilidad de mantenimiento.
Sencillez o elegancia de la solución.
Algunos Criterios de
aplicación general.
Utilidad, provecho
o retorno de la inversión = Beneficio, Eficacia
Costo de la solución
Disponibilidad o
Tiempo en servicio
factor de utilización =
Tiempo fuera de servicio
Los criterios cambian muy poco de un problema a otro, pero sí varía significativamente la importancia relativa o
peso de cada uno de los criterios según el tipo de problema.
Un criterio especialmente importante afectará a las alternativas que se destacan en la fase 3. búsqueda de
soluciones. De ahí que una tarea primordial del ingeniero con respecto a los criterios, es conocer la importancia
relativa asignada a ellos por funcionarios, clientes, ciudadanos y personas interesadas.
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