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FUNDAMENTOS DE DISEÑO

FUNDAMENTOS DE DISEÑO. ¿Diseño?. ¿Qué es el Diseño de Ingeniería ?.

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FUNDAMENTOS DE DISEÑO

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Presentation Transcript


  1. FUNDAMENTOS DE DISEÑO

  2. ¿Diseño? ¿Qué es el Diseño de Ingeniería? Es un proceso de naturaleza iterativo encaminado a la planificación, concepción y desarrollo de sistemas o productos, con el fin de satisfacer necesidades predeterminadas mediante la integración de las diferentes disciplinas técnicas de la ingeniería

  3. ¿Qué es la ingeniería? • El diseño en la esencia de la investigación, y es una actividad que requiere un sin numero de habilidades, entre estas destacan experiencia, sentido común, imaginación e ingenio. • Debido a que los ingenieros se desempeñan en el mundo real, inevitablemente un proyecto de ingeniería involucra restricciones con las cuales uno debe trabajar, siendo una de las mas importante el costo

  4. Nature of Engineering Design

  5. ¿En que consiste el proceso de diseño? ? NECESIDAD SOLUCIÓN Conjunto de fases con sus actividades, que permiten transformar el estado de información del problema de diseño desde información sobre la necesidad a información y documentos sobre la solución, que hacen posible su construcción, uso, mantenimiento y tratamiento post-vida útil de un producto

  6. Diseño en Ingeniería Mecánica H. MAURY – 2000. “Es un caso particular del diseño de ingeniería que se refiere a la aplicación principal de conocimientos de la ingeniería mecánica: ciencias de los materiales, estática, dinámica, mecánica de máquinas, termodinámica, térmicas y fluidos, mecánica de materiales, tecnologías de fabricación, mantenimiento, seguridad, ergonomía, confiabilidad o fiabilidad, compatibilidad ambiental, economía, etc.” con el propósito de satisfacer una necesidad

  7. Diseño en Ingeniería Mecánica ­SHIGLEY –1994 “El diseño de ingeniería mecánica incluye el diseño mecánico o de máquinas, pero es un estudio de mayor amplitud que abarca todas las disciplinas de la ingeniería mecánica, de las ciencias térmicas, de fluidos y de las ciencias básicas”. ­ RIBA-1995. “Constituye una materia interdisciplinaria que incluye entre otras, la teoría de máquinas y mecanismos (TMM), el cálculo y la simulación, las soluciones constructivas, los sistemas de accionamiento y su control (mecatrónica), la aplicación de materiales, las técnicas de representación, la seguridad, la ergonomía, la reciclabilidad, etc. que se integran en forma de un proyecto”.

  8. Naturaleza Integral del Diseño en Ingeniería Mecánica Concurrent engineering approach is convenient (DFX)

  9. Objetivos globales de la ingeniería concurrente Acortar los tiempos de desarrollo de los productos. Elevar la productividad. Aumentar la flexibilidad. Mejor utilización de los recursos. Productos de alta calidad. Reducción en los costos de desarrollo de los productos. Establecer conocimiento y cultura de Ingeniería Concurrente Integrar los departamentos de la empresa Asegurar el cumplimiento de los requerimientos y expectativas del cliente

  10. ¿Qué es una Máquina? • RIBA, 1995. “Es un sistema mecánico formado por uno o más conjuntos fundamentalmente mecánicos con partes móviles organizados en una unidad que realiza una tarea propia tal como la manipulación, la conformación de materiales o la transformación de energía”. • ZIMMERMAN-1983. “Es cualquier aparato que es capaz de trabajar más fácil y rápido que lo alcanzado sin su uso”. • NORTON-1995. “Conjunto de dispositivos que están diseñados para proporcionar fuerzas significativas y transmitir potencia apreciable.

  11. ¿Qué es un Mecanismo?

  12. ¿Qué es un Mecanismo? • CARDONA-2000. Conjunto de elementos mecánicos que hacen una o más de las funciones de la máquina que integran. • RIBA-1995. Es precisamente, la delimitación y la idealización de los conjuntos mecánicos móviles de una máquina, y está integrado también por elementos idealizados denominados miembros y pares cinemáticos. Por Ejemplo: el mecanismo corredera – biela – manivela (cigüeñal), el mecanismo cremallera – piñón, la estructura del brazo de un robot industrial. • NORTON-1995. Es una cadena cinemática en la cual por lo menos un eslabón ha sido sujetado al marco de referencia (el cual puede estar en movimiento).

  13. ¿Qué es una cadena cinemática? NORTON-1995. Un ensamble abierto o cerrado de eslabones de modo que proporcionan un movimiento de salida controlado en la respuesta a un movimiento de entrada proporcionado CARDONA-2000. Conjunto o subconjunto de los miembros de un mecanismo enlazados entre si. Por ejemplo la cadena de transmisión de un vehículo, los miembros de una cadena se denominan eslabones RIBA-1995. Es un sistema mecánico ideal formado por miembros conectados por medio de pares cinemáticos

  14. ¿Qué es Enlace y un Par Cinemático? RIBA-1995. Enlace es la solución constructiva de una unión móvil entre dos partes de una máquina; mientras que par es su idealización en un mecanismo

  15. ¿Qué es un Sistema Mecánico? RIBA-1995. Conjunto organizado de elementos mecánicos cuyo comportamiento está determinado por los siguientes aspectos: movimiento, fuerzas, inercia, rigidez y amortiguamiento

  16. Comunicación en el Proceso de diseño El resultado final del proceso de diseño es la obtención de la información suficiente para que una alternativa de solución seleccionada (sistema o producto) sea construida (fabricada y ensamblada), puesta punto, utilizada, mantenida y finalmente se le dé un tratamiento post-vida útil adecuado (reciclado, disposición, etc.)

  17. Comunicación en el Proceso de diseño Esta comunicación debe ser suficiente empleando alguna de estas vías entre otras: • Planos: generales, de subconjuntos, de partes etc. • Diagramas • Modelización de solidos – 3D • Especificaciones finales del sistema o producto en cuanto a su materialización, operación, desempeño, listado de componentes y de partes. Toda la información podría ser digital de manera que el sistema puede ser construido mediante producción rígida o flexible, operado y controlado con ayuda de la computadora

  18. ¿Inquietudes?

  19. Naturaleza del Diseño de Ingeniería • Matices Básicos: Intuitivo y Creativo • Elementos Diferenciales • Formación Científica • Análisis • Estructuración • Validación o Experimentación • Medición • …. Los elementos diferenciales pueden potenciarse y/o desarrollarse en institutos y universidades mediante formación tradicional; mientras que los matices básicos dependen de aspectos innatos, pero pueden encausarse y/o estimularse mediante procesos sistemáticos y métodos creativos formalizados (tormenta de ideas, sinéctica, ....)

  20. Fases del acto creativo, según Koestler Fase lógica : En la cual se suceden la formulación del problema, la recopilación de datos relativos a ese problema y una primera búsqueda de soluciones. Fase intuitiva : Es la mas importante del proceso, puesto que se genera en el subconsciente del creador, el problema se va haciendo autónomo, antes de ser elaborado y comenzar la incubación de la solución, maduración de las opciones, durante un periodo que a veces puede ser extenso en la etapa de maduración, se produce la iluminación, es decir la manifestación de la solución. Fase critica : Durante la cual el inventor se entrega al análisis de su descubrimiento, procede a la verificación de la validez del mismo y le da los últimos toques.

  21. Habilidades y Conocimientos Necesarios • Creatividad • Capacidad de estructuración del proceso • Formación Básica • Capacidad de análisis • Capacidad de modelación y simulación • Capacidad de evaluación • Capacidad de optimización • Capacidad de Comunicación Oral y Escrita • Capacidad de trabajo en equipo

  22. Modelos procesos de diseño ¿QUE SON LAS METODOLOGÍAS DE DISEÑO? • Conjunto de Modelos, métodos y estrategias • Estructuran el proceso de diseño • Encaminarnos hacia el objetivo • Soluciones con valor maximizado Los métodos y procesos sistemáticos son lineamientos que es recomendable seguir, porque se ha comprobado que el 85% de los proyectos que fracasan no los han seguido; sin embargo, no deben ser vistos como una ley o camisa de fuerza.

  23. PROCESO DE DISEÑO En este apartado se definirá el proceso del diseño y se estudiarán los diferentes modelos propuestos con sus etapas. Definición. Es el conjunto de actividades, fases o etapas que son necesarias para transformar el problema de diseño del estado de información relativa a los requerimientos al estado de información referente a la solución con todas sus especificaciones técnicas.

  24. IMPORTANCIA DE LA INTUICIÓN (SENTIDO COMÚN) Y DE LOS MÉTODOS EN EL DISEÑO La mayoría de los estudiosos reconocen la importancia de la intuición o del sentido común en el desarrollo creativo de las soluciones en un problema de diseño, especialmente durante la generación de alternativas o en el diseño conceptual; pero igualmente reconocen cómo importantes los métodos analíticos para aceptar, rechazar o mejorar una solución. Teniendo en cuenta esto, en el curso se presentan un bosquejo de los modelos del proceso de diseño, manteniendo un equilibrio entre la creatividad y el análisis.

  25. ¿BENEFICIOS DE LOS MODELOS Y LAS METODOLOGÍAS DE DISEÑO? • Enfrentar el diseño de productos complejos. • Enfoques sistemáticos permiten trabajar en equipos multidisc. • Reducción de costes y/o eliminación de costes innecesarios. • Son el elemento básico para el desarrollo de sistemas informáticos que faciliten abordar los actuales problemas de diseño. • Se transforma el proceso de diseño en controlable  Ahorro de tiempo y dinero.

  26. Modelos del Proceso de Diseño Antes de tratar los diferentes modelos desarrollados es necesario definir que es un modelo del proceso de diseño y posteriormente definir los diferentes tipos de modelos que se han desarrollado Modelo. Representación o mapa de las actividades o fases necesarias con sus relaciones, o las que se deberían seguir al realizar el diseño.

  27. PROCESO DE DISEÑO- MODELOS - ETAPAS

  28. TIPOS DE MODELOS DEL PROCESO DE DISEÑO Considerando el origen del modelo se dan estos tipos: Descriptivos y prescriptivos. Modelos Descriptivos. Modelos derivados de la realización de estudios cognoscitivos o de observación, a través de los cuales se determinan los conjuntos de actividades que los diseñadores siguen en el proceso de Diseño. Modelos Prescriptivos. Representación del conjunto de actividades que formulan los estudiosos que deberían seguirse para conseguir un mejor resultado en el proceso de diseño. Modelos Mixtos. Modelos cuyo origen es dual, presentan un equilibrio entre los enfoques prescriptivos y descriptivos.

  29. Desarrollo de productos versus proceso de diseño Necesidad – Mercado Desarrollo de productos Marketing Planificación Diseño del producto Diseño del proceso Diseño Diseño del sist. de fabricación Lanzamiento a producción: Protototipaje pre-series Comercialización Lanzamiento – Mercado

  30. Ciclo básico por fase del proceso de diseño

  31. Ciclo básico del proceso y modelo canónico o básico del proceso de diseño De las etapas que componen el proceso canónico del diseño, en este capítulo se explican con profundidad cada una de ellas. Es importante destacar, que en cada una de las fases del proceso básico del diseño se aplican reiteradamente las actividades de análisis, síntesis, simulación, evaluación y de optimización (ciclo básico).

  32. CICLO BÁSICO DEL PROCESO Y MODELO CANÓNICO DEL PROCESO DE DISEÑO Identificación de la Necesidad: Es el proceso mediante el cual se reconoce la existencia de una condición insatisfactoria o anómala y se toma conciencia de emprender acciones para subsanarla. El conjunto de acciones que se llevan a cabo para satisfacer la necesidad, constituyen lo que se denomina diseño.

  33. Especificación inicial (EI): Es la etapa en la cual se cualifica, se cuantifica o caracteriza el desempeño que se espera de una solución o producto. Sin describir físicamente la solución, para no limitar el planteamiento de soluciones. Se consigue fijando un conjunto de requerimientos de diseño Obligatorios Requerimientos Deseables Leg.-stds Econó… Amb. Elementos de la EI Restricciones o limitantes Importancia Criterios Priorización

  34. Matrices de identificación de oportunidades de valor agregado Estado del arte: determinación del estado o frontera de los conocimientos en un área, mediante la revisión de publicaciones científicas y de las patentes. Se deben identificar, tendencias evolución, limitantes y nuevos retos. Estado de la técnica: determinación del estado o frontera de la tecnología o productos que ya se ofrecen comercialmente. Idem

  35. Especificación inicial

  36. Diseño conceptual: Es la etapa en el que se toma la especificación inicial y se ejecutan una serie pasos para formular un conjunto de alternativas de solución, las que normalmente se comunican por medio de esquemas preliminares. El nivel de definición de las soluciones en la fase conceptual es global, permitiendo comprender los principios y tecnologías involucradas en ellas. Se ofrece además una visión preliminar de la geometría de las alternativas de forma tal que a partir de ello se puedan montar modelos para la evaluación inicial de las alternativas.

  37. El diseño conceptual comprende: • La proposición, descripción y representación de las alternativas • La evaluación integral de las alternativas, preferentemente apoyada en métodos cuantitativos y multi-criteriales. • La Selección de las alternativas a partir del análisis de los resultados del proceso de evaluación y de la consideración de aspectos funcionales e impactos sociales, económicos, financieros, ambientales o técnicos, entre otros.

  38. Define problem Problem statement Benchmarking QFD PDS Project planning Gather information Internet Patents Trade literature Concept generation Brainstorming Functional decomposition Evaluation of concept Decision matrices Product architecture Arrangement of physical elements to carry out function Configuration design Prelim. selection of material and mfg. Modeling and sizing of parts Parametric design Robust design Tolerances Final dimension DFM Detail design Detailed drawings and specifications Conceptual Design Taken of Dieter Embodiment Design

  39. DC: Desde la perspectiva funcional

  40. Entregables de diseño conceptual

  41. Proceso de diseño – D. Conceptual

  42. Síntesis del diseño conceptual y de la especificación inicial Tomado de: (2012)

  43. Descomposición del problema o análisis funcional Taken of: 2012,

  44. PROCESO DE DISEÑO - MODELOS - ETAPAS El paso final dentro del diseño conceptual lo constituye la selección de las alternativas; que una vez superada, si se sigue el proceso canónico o básico, se da el diseño básico o de materialización. En esta etapa se pasa del nivel de definición global al nivel de los conjuntos o sub-ensambles, es decir, se determinan todos los módulos y conjuntos que integran la solución desde los puntos de vista funcional y estructural. La información obtenida en el diseño básico debe permitir el inicio del diseño de detalle.

  45. Entregables - DB • Memoria diseño básico • Diagramas de ensamble o vistas de elevación de cada modulo o subsistema • Desarrollo de cálculos y estimaciones de ingeniería por subsistema o modulo • Generación de especificaciones para iniciar el diseño de detalle de cada modulo desde el punto de vista civil, eléctrico, electrónico y control, entre otros. • Desarrollo de BOM’s por modulo, sub-ensambles o subsistemas • Desarrollo de propuestos por subsistemas • Cronograma general y detallado por subsistema • Presupuestos general y por subsistema o modulo • Planos generales y planos por subsistema

  46. Básico

  47. Diseño básico - caso Se realizan las actividades de ingeniera necesaria para definir cada uno de los (7) subsistemas desde el punto de vista de proceso y control, mecánico, electrónico y civil. Rampa, Caseta y obra civil Tolva

  48. Ingeniería basica - Banda

  49. PROCESO DE DISEÑO - MODELOS - ETAPAS Diseño de configuración o básico: Es la fase donde se define el arreglo o diseño de cada uno de los subsistemas, subconjuntos o sub-ensambles y/o módulos que integran el producto. Generar la información necesaria para iniciar la Ing. de detalle de los componentes que integran los módulos o subsistemas Velocidad de giro Carga Vertical y radial Momentos a manejar

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