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1.1 CONCEPTOS DE DISEÑO.
El diseño mecánico es el diseño de objetos y sistemas de naturaleza mecánica; piezas, estructuras, mecanismos, máquinas y dispositivos e instrumentos diversos. En su mayor parte, el diseño mecánico hace uso delas matemática, las ciencias de uso materiales y las ciencias mecánicas aplicadas a la ingeniería.El diseño de ingeniería mecánica incluye el diseño mecánico, pero es un estudio de mayor amplitud que abarca todas las disciplinas de la ingeniería mecánica, incluso las ciencias térmicas y de los fluidos. A parte de las ciencias fundamentales se requieren, las bases del diseño de ingeniería mecánica son las mismas que las del diseño mecánico y, por, consiguiente, éste es el enfoque que se utilizará en el presente texto.
FASES DEL DISEÑO.
El proceso total de diseño es los temas de este capítulo. ¿Cómo empieza? ¿Simplemente llega un ingeniero a su escritorio y se sienta ante una hoja de papel en blanco? ¿Qué hace después de que se le ocurren algunas ideas? ¿Qué factores determinan o influyen en las decisiones que se deben tomar? Por último, ¿Cómo termina este proceso de diseño?A menudo se describe el proceso total de diseño- desde que empieza hasta que termina. Principia con la identificación de una necesidad y con una decisión de hacer algo al respecto. Después de muchas iteraciones, el proceso finaliza con la presentación de los planes para satisfacer tal necesidad. En las secciones siguientes se examinarán en detalle estos pasos del proceso de diseño.
CONSIDERACIONES O FACTORES DE DISEÑO
A veces, la resistencia de un elemento es muy importante para determinar la configuración geométrica y las dimensiones que tendrá dicho elemento, en tal caso se dice que la resistencia es un factor importante de diseño.La expresión factor de diseño significa alguna característica o consideración que influye en el diseño de algún elemento o, quizá, en todo el sistema. Por lo general se tiene que tomar en cuentas varias de esos factores en un caso de diseño determinado. En ocasiones, alguno de esos factores será crítico y, si se satisfacen sus condiciones, ya no será necesario considerar los demás. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los factores siguientes: Resistencia Confiabilidad Condiciones térmicas Corrosión Desgaste Fricción o rozamiento Procesamiento Utilidad Costo Seguridad Peso Ruido Estilización forma Tamaño flexibilidad Control Rigidez Acabado de superficies Lubricación Mantenimiento Volumen.
1.2 FILOSOFIA DEL DISEÑO.
Las filosofías de diseño están generalmente para determinar metas del diseño. Una meta del diseño puede extenderse de solucionar el menos problema individual significativo del elemento. Las metas del diseño están generalmente para el diseño de guía.
DISEÑO MECANICO.
Ámbito de trabajo: ingeniería mecánica
Diseñar: proceso de crear soluciones eficaces
Objetivo: proporcionar una o varias soluciones para definir un producto de forma que
satisfaga los requisitos y restricciones establecidas.
Diseño: una de las soluciones aportadas por el proceso.
Diseño final: la solución final elegida que se utiliza para fabricar o construir el
producto.
FILOSOFIA PARA EL DISEÑO DE GUIA.
Una filosofía de diseño es una guía a la ayuda hace opciones al diseñar por ejemplo la
ergonómica, costes, la economía, la funcionalidad y métodos de reajuste. Un ejemplo de
una filosofía de diseño es “cambio dinámico” para alcanzar la mirada elegante o con estilo
que usted necesita.
ACERCAMIENTOS A DISEÑAR.
Un acercamiento del diseño es una filosofía general que puede o no puede incluir una guía
para los métodos específicos. Algunos son dirigir la meta total del diseño. Otros
acercamientos son dirigir las tendencias del diseñador. Una combinación de acercamientos
puede ser utilizada si no están en conflicto.
Diseño usuario-centrado, que se centra en las necesidades, desea, y las limitaciones del
usuario final del artefacto diseñado.
* diseño utilizar-centrado, que se centra en las metas y las tareas se asociaron al uso del
artefacto, más bien que centrándose en el usuario final. Ley de Murphy (las cosas entrarán
mal en cualquier situación dada, si usted les da una ocasión)
FILOSOFIA CON EL FIN DE DISEÑO.
En filosofía, el sustantivo abstracto “diseño” refiere a un patrón con a propósito. Para
estudiar el propósito de diseños, más allá de metas individuales (ergonomía
comercialización, tecnología, educación, hospitalidad, manías), es preguntar el polémico
política, moralejas, la ética y necesidades por ejemplo jerarquía de maslow de
necesidades. Estas filosofías para el “propósito” de diseños están en contraste con las
filosofías para el diseño o la metodología de guía.
¿QUE ES EL PROCESO DE DISEÑO?
El proceso de diseño comienza con la identificación de una necesidad. El reconocimiento y
la expresión de esta constituyen un acto muy creativo porque la necesidad quizá solo sea
una vaga inconformidad, un sentimiento de inquietud o la sensación de que algo no está
bien. A menudo la necesidad no es del todo evidente; el reconocimiento se acciona por una
circunstancia adversa o por un conjunto de circunstancias aleatorias que se originan casi de
manera simultánea. Por ejemplo, la necesidad de hacer algo a cerca de una máquina de
empaque de alimentos se manifiesta por el nivel de ruido, la variación en el peso del
paquete y por alteraciones ligeras pero perceptibles en la calidad del paquete o envoltura.
Definición del problema
La definición del problema es más específica y debe incluir todas las especificaciones del
objeto que va a diseñarse. Las especificaciones son las cantidades de entrada y salida, las
características y dimensiones del espacio que el objeto debe ocupar y todas las limitaciones
sobre estas cantidades.
Las especificaciones definen el costo, la cantidad que se va a manufacturar, la vida
esperada, el intervalo, la temperatura de operación y la confiabilidad.
Las características específicas son las velocidades, avances, limitaciones de la temperatura,
los rangos máximos, las variaciones esperadas en las variables, las limitaciones
dimensionales y de peso, etc.
SINTESIS.
La síntesis de un esquema que conecta elementos posibles del sistema se le llama invención
del concepto o diseño conceptual. Este es el primer y más importante paso en la tarea de la
síntesis. Varios esquemas de solución deben proponerse, investigarse o cuantificarse en
términos de medidas establecidas.
EVALUACION.
La evaluación es una fase significativa de 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 las necesidades. ¿Es
confiable? ¿Competirá exitosamente con productos similares? ¿Es económica su
manufactura y uso? ¿Se mantiene y se calibra con facilidad? ¿Se puede obtener una
ganancia por su venta o uso? ¿Cuán probable es que el producto propicie demandas
legales? ¿Se obtiene un seguro con sencillez y a bajo costo? ¿Qué tan probable es que se
requiera hacer un llamado para remplazar partes o sistemas defectuosos? El diseñador de
proyecto o equipo de diseño deberá hacer frente a un gran número de preguntas que tendrán
o no relación con la ingeniería.
PRESENTACION.
La presentación y comunicación de los resultados a otros es el paso final y vital del proceso
de diseño. Sin duda, muchos grandes diseños, invenciones y trabajos creativos se han
perdido para la posteridad solo porque sus creadores no fueron capaces o no estuvieron
dispuestos a explicar sus logros a otros. La presentación es un trabajo de venta. El ingeniero
cuando presenta una nueva solución al personal administrativo, gerencial o de supervisión,
está tratando de vender o de probarles que la solución que el propone es la mejor.
1.4FACTORES DE DISEÑO.
La resistencia de un elemento es muy importante para determinar la configuración
geométrica y las dimensiones que tendrá dicho elemento, se dice que la resistencia es un
factor importante de diseño.
La expresión factor de diseño significa alguna característica o consideración que influye en
el diseño de algún elemento o, quizá, en todo el sistema. Por lo general se tiene que tomar
en cuentas varios de esos factores en un caso de diseño determinado. En ocasiones, alguno
de esos factores será crítico y, si se satisfacen sus condiciones, ya no será necesario
considerar los demás.
PRINCIPALES FACTORES DE DISEÑO.
Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los factores siguientes:
Resistencia Confiabilidad Condiciones térmicas Corrosión Desgaste
Fricción o rozamiento Procesamiento Utilidad Costo Seguridad Peso
Ruido Estilización forma Tamaño flexibilidad Control Rigidez
acabado de superficies Lubricación Mantenimiento Volumen
Algunos de estos factores se refieren directamente a las dimensiones, al material, al
procesamiento o procesos de fabricación o bien, a la unión o ensamble de los elementos del
sistema.
1.5 FUNDAMENTOS DE LA ERGONOMÍA.
QUE ES LA ERGONOMIA.
La ergonomía es la disciplina que se encarga del diseño de lugares de trabajo, herramientas
y tareas, de modo que coincidan con las características fisiológicas, anatómicas,
psicológicas y las capacidades del trabajador. Busca la optimización de los tres elementos
del sistema (humano-máquina-ambiente), para lo cual elabora métodos de estudio de la
persona, de la técnica y de la organización.
Ergonomía (o factores humanos) es la disciplina científica relacionada con la comprensión
de las interacciones entre los seres humanos y los elementos de un sistema, y la profesión
que aplica teoría, principios, datos y métodos de diseño para optimizar el bienestar humano
y todo el desempeño del sistema.»
AMBITOS DE LA ERGONOMÍA.
El diseño de productos
La ergonomía es un factor muy importante al diseñar un producto, ya que será ésta la que
asegure la usabilidad del mismo.
-Diseño de puestos de trabajo
Su aplicación al ámbito laboral ha sido tradicionalmente el más frecuente; aunque también
está muy presente en el diseño de productos y en ámbitos relacionados como la actividad
del hogar, el deporte. El diseño y adaptación de productos y entornos para personas con
limitaciones funcionales (personas mayores, personas con discapacidad, etc.) es también
otro ámbito de actuación de la ergonomía.
-Ergonomía del producto
El objetivo de este ámbito son los consumidores, usuarios y las características del contexto
en el cual el producto es usado.
BENEFICIOS DE LA ERGONOMÍA.
Disminución de riesgo de lesiones
-Disminución de errores / rehacer
-Disminución de riesgos ergonómicos
-Disminución de enfermedades profesionales
-Disminución de días de trabajo perdidos
-Disminución de Ausentismo Laboral
-Disminución de la rotación de personal
-Disminución de los tiempos de ciclo
-Aumento de la tasa de producción
-Aumento de la eficiencia
-Aumento de la productividad
-Aumento de los estándares de producción
-Aumento de un buen clima organizacional
1.6 AJUSTES Y TOLERANCIA NORMAS, CODIGOS.
AJUSTE.
Ajuste: Es la relación resultante, antes de la unión, entre las dos dimensiones de dos piezas,
destinadas a ser vinculadas y de igual medida nominal.
Cuando dos piezas se vinculan entre sí, forman lo que se conoce como “ajuste”. De esta
unión puede resultar que las piezas se muevan o queden fuertemente adheridas una respecto
de la otra. Esto dependerá de las medidas finales o efectivas que tengan ambas piezas.
El tipo de unión o ajuste que tendrán las dos piezas –macho (o eje) y hembra (o agujero)- se
fundamenta en la necesidad de lograr diferentes tipos de unión entre las dos piezas.
En general, los ajustes tienen nombres característicos, pero los podemos abarcar en tres
grandes grupos:
Tipo de ajuste
• Con apriete
• Inciertos
• Con juego
TOLERANCIA.
Una norma es un conjunto de especificaciones para partes, materiales o procesos
establecidos a fin de lograr uniformidad, eficiencia y cantidad especificadas. Uno de los
propósitos importantes de una norma es poner un límite al número de variaciones que
pueden surgir al crear arbitrariamente una pieza, material o proceso.
Un código es un conjunto de especificaciones para analizar, diseñar, manufacturar y
construir algo. El propósito de un código consiste en lograr un grado específico de
seguridad, eficiencia y desempeño o calidad. Es importante observar que los códigos de
seguridad no implican seguridad absoluta. De hecho, la seguridad absoluta es imposible de
obtener. Algunas veces acontece un suceso inesperado.
NORMAS.
• El Instituto Nacional Americano de Estándares, cuyas siglas son ANSI (American
National Standards Institute). Específicamente aplica para ajustes el ANSI B 4.1.
• Las Normas Industriales Alemanas, cuyas siglas son DIN (Doutch Industries Norms). De
estas aplican las normas DIN 7154 y DIN 7155 para ajustes para agujero único y para eje
único, respectivamente.
• Las Normas ISO 2768 (International Organization for Standarization) que aplica para las
tolerancias genéricas lineales y angulares.
• Aluminium Association (AA)
• American Gear Manufactures Association (AGMA)
• American Institute of Steel Constructuion (AISC)
• American Iron an Steel Institute (AISI)
• American National Standards Institute (ANSI)
• American Society of Mechanical Engineers (ASME)
• American Society of Metals (ASM)