2. Fases del diseño mecánico

Universidad de Huelva
ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR
Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica y Energética
Asignatura: Diseño de Máquinas [320099020]
3º curso de Ingeniería Técnica Industrial (Mecánicos)
1º Tema.- Conceptos fundamentales
Huelva, Julio 2009
Profesor: Rafael Sánchez Sánchez
0.- Contenido
del tema
Temario
1. Introducción.
2. Fases del diseño mecánico.
1.
2.
3.
4.
5.
Reconocimiento de la necesidad.
Definición del problema.
Síntesis + Análisis y optimización.
Evaluación.
Presentación.
3. Criterios de falla.
Introducción
1. 1.Introducción
diseño
¿Qué es diseñar?
Introducción
1. 1.Introducción
– Introducción.
La palabra diseño, deriva de la palabra
latina designare, que significa;
designar, delimitar o señalar.
Introducción
1. 1.Introducción
Para el diccionario de la Real Academia
Española, diseño es:
”Descripción o bosquejo verbal de algo”
Introducción
1. 1.Introducción
Mientras que el termino anglosajón:
«design» hace referencia a toda la
actividad de desarrollo de una idea de
producto, de tal manera que se acerca
mucho más al concepto castellano de
«proyecto», entendido éste como el
conjunto de planteamientos y acciones
necesarias para llevar a cabo y hacer
realidad una idea.
Introducción
1. 1.Introducción
Para un ingeniero mecánico será:
“el proceso de aplicar las diversas
técnicas y principios científicos
conocidos, con el propósito de
definir objetos o sistemas de
naturaleza mecánica, como son:
piezas, estructuras, mecanismos,
máquinas, dispositivos e
instrumentos diversos”.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
¿Cuándo empieza un diseño?
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
¿Cómo empieza todo?
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Pues cuando surge la necesidad
humana que tratamos de resolver.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Cuando detectamos la necesidad,
aunque parezca muy poco, ya hemos
dado un gran paso. Pues esa
necesidad nos va a condicionar mucho
nuestro diseño, y va a encauzar su
solución.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Después nos llegará el
síndrome de “estar sentado
ante una hoja de papel en
blanco”, sobre todo si el
problema no está
estructurado.
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diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
!No desanimarse!
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Porque si la
necesidad la
tenemos
perfectamente
detectada e
identificada, poco a
poco las ideas irán
surgiendo
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
En general podemos decir que el
proceso de diseño de una máquina
sigue el siguiente diagrama de flujo,
con sus diversas etapas:
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
2.1 Reconocimiento de la necesidad:
El diseño comienza cuando el ingeniero, su jefe o
su cliente detecta la necesidad de una máquina, y
decide hacer algo para conseguirla. Esta
necesidad debe ser breve y sin detalles.
Por ejemplo, “tener una máquina de pegar
etiquetas en las botellas de vino embasadas”.
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diseño mecánico.
2. Fases
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mecánico
2.2 Definición del problema:
El problema se diferencia de la necesidad, en que es algo
más específico. Así si la necesidad era “tener una
máquina de pegar etiquetas en las botellas de vino
embasadas”, el problema será:
“que se pueda intercalar en las líneas de embasado, que
tenga la misma cadencia que éstas, que admita las
distintas gamas de botellas, que sea fácilmente
adaptable, que tenga un facil mantenimiento, etc”.
Con todo ello redactaremos la Especificación de
requisitos.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
2.3 Síntesis + Análisis y optimización:
Una vez definido el problema y obtenidas las
especificaciones de requisitos, el siguiente paso tal como
se indicó en el diagrama anterior, es la síntesis de una
solución que sea óptima. Ahora bien esta síntesis no
podrá ser óptima, antes de realizar el análisis y la
optimización, ya que dicho análisis podrá revelar que la
solución a la hemos llegado no cumple con las
especificaciones de requisitos, o que dicha solución no
es la mejor posible.
Si el diseño no resultase satisfactorio en alguna de dichas
pruebas, o en ambas, el procedimiento de síntesis debería
iniciarse de nuevo. Por tanto el procedimiento de síntesis,
junto con el de análisis y optimización, es un proceso
iterativo.
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diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
2.4 Evaluación:
En esta etapa hay que ser sobre todo analíticos y
objetivos, ya que evaluación significa:
Análisis crítico del total de las ideas generadas, y de los
productos similares y sustitutivos ya existentes, debiendo
responder cada idea a una necesidad, manifiesta o
latente, del mercado.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:

¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:


¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:



¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:




¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
¿su fabricación es económica?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:





¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
¿su fabricación es económica?,
¿son seguros?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:






¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
¿su fabricación es económica?,
¿son seguros?,
¿están bien hechos?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:







¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
¿su fabricación es económica?,
¿son seguros?,
¿están bien hechos?,
¿son fáciles de mantener?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:








¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
¿su fabricación es económica?,
¿son seguros?,
¿están bien hechos?,
¿son fáciles de mantener?,
¿competirán con éxito contra productos semejantes?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:









¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
¿su fabricación es económica?,
¿son seguros?,
¿están bien hechos?,
¿son fáciles de mantener?,
¿competirán con éxito contra productos semejantes?,
¿son atractivos?,
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza
este análisis:










¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,
¿cómo?,
¿son fáciles de usar?,
¿su fabricación es económica?,
¿son seguros?,
¿están bien hechos?,
¿son fáciles de mantener?,
¿competirán con éxito contra productos semejantes?,
¿son atractivos?,
¿se obtendrán ganancias con su venta?, etc.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Por tanto, es interesante que esta etapa
la realice un equipo distinto del que
realizó la síntesis y el análisis de
optimización.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
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mecánico
La etapa de la evaluación por tanto, es muy
significativa dentro del proceso de diseño,
pues:
Es la demostración definitiva de que un
diseño es acertado.
Normalmente requiere realizar pruebas con
un prototipo en el laboratorio.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
2.5 Presentación:
La comunicación del diseño a otras personas
es el paso final y vital en el proceso de
diseño. Muchos importantes diseños, e
inventos se han perdido para la Humanidad,
porque las personas que originaron el diseño
rehusaron o no supieron explicar sus
creaciones a otras personas. Cuando un
ingeniero presenta o expone una nueva
solución a sus directores o gerentes, está
tratando de “vender” o de demostrar que su
solución es la mejor.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Hay tres formas de comunicación a la
hora de exponer nuestros diseños:
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
– Escrita.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
– Escrita.
– Oral.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
– Escrita.
– Oral.
– Gráfica.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Y todas ellas son vitales para convencer
a nuestros jefes y/o clientes de que
nuestro diseño es acertado, y no solo
acertado, sino el mejor.
Quien vende una nueva idea también se
vende a si mismo como originador de
ideas.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Y para tener éxito en esta comunicación,
hay que ser experto en todas ellas
(escrita, oral y gráfica), para lo cual o se
ha nacido con esas habilidades innatas,
o lo mejor es que nos entrenemos en
todas y cada una de ellas.
2.- Fases
diseño mecánico.
2. Fases
deldeldiseño
mecánico
Muchos importantes diseños, e inventos
se han perdido para la Humanidad,
porque las personas que originaron el
diseño rehusaron o no supieron explicar
sus creaciones a otras personas.
Criterios
de falla.
2. Fases 3.del
diseño
mecánico
La gráfica típica esfuerzodeformación en el
aceros viene
representada por la
siguiente figura.
Donde:
P es el límite de
proporcionalidad.
E es el límite elástico.
Y es el límite de fluencia.
U es la resistencia última.
F es la carga de rotura.
Criterios
de falla.
2. Fases 3.del
diseño
mecánico
En las tablas de características de los aceros,
normalmente nos darán:
•
•
Sy límite de fluencia.
Su límite o carga de rotura.
Y en diseño mecánico tomaremos:
σadm = Sy/n
τadm = Sy/2n
donde: n = coeficiente de seguridad
Criterios
de falla.
2. Fases 3.del
diseño
mecánico
Y en función del tipo de solicitación:
τadm = Sy/2n
II.- Carga pulsante o impacto: σadm = 2Sy/3n y τadm = Sy/3n
III.- Cargas alternativas o cíclicas: σadm = Sy/3n y τadm = Sy/6n
I.- Carga constante: σadm = Sy/n
y