Capitulo 1

INTRODUCCIN, PARTE I

1.1. El TERMINO DISEO

Disear (o idear) es formular un plan para satisfacer una necesidad. En principio, una

necesidad que habr de ser satisfecha puede estar bien determinada. A continuacin se

dan dos ejemplos de necesidades apropiadamente definida.

Cmo es posible obtener grandes cantidades de energa en forma limpia, segura y econmica sin utilizar combustibles fsiles y sin causar dao alguno a la superficie terrestre?

Este mecanismo esta causando problemas, y ha tenido ya ocho desperfectos en las ltimas seis semanas. Haga usted algo al respecto.

Por otra parte, la necesidad que deber satisfacer puede estar tan confusa e indefinida

que se requiera un esfuerzo mental considerable para anunciarla claramente como un

problema que demanda solucin. Los siguientes son dos ejemplos:

Muchsimas personas perecen en accident4es de aviacin.

En las grandes ciudades hay demasiados automviles en las calles y las avenidas.

Este segundo tipo de caso de diseo est caracterizado por el hecho de que la necesidad

ni el problema a resolver has sido identificados. Obsrvese tambin que el caso puede

implicar muchos problemas.

Es posible adems clasificar el diseo. Por ejemplo:

Diseo

De vestuario

De interiores de casas

De carreteras

De paisajes

De edificios

De barcos

De puentes

Por computadora

De sistemas de calefaccin

De mquinas

En ingeniera

De procesos

EL DISEO EN INGENIERA MECNICA

El diseo mecnico es el diseo de objetos y sistemas de naturaleza mecnica; piezas,

estructuras, mecanismos, maquinas y dispositivos e instrumentos diversos. En su mayor

parte, el diseo mecnico hace uso delas matemtica, las ciencias de uso materiales y las

ciencias mecnicas aplicadas a la ingeniera.

El diseo de ingeniera mecnica incluye el diseo mecnico, pero es un estudio de mayor

amplitud que abarca todas las disciplinas de la ingeniera mecnica, incluso las ciencias

trmicas y de los fluidos. A parte de las ciencias fundamentales se requieren, las bases del

diseo de ingeniera mecnica son las mismas que las del diseo mecnico y, por,

consiguiente, ste es el enfoque que se utilizar en el presente texto.

1.2. FASES DEL DISEO

El proceso total de diseo es el temas de este capitulo. cmo empieza? Simplemente

llega un ingeniero a su escritorio y se sienta ante una hoja de papel en blanco? Qu hace

despus de que se le ocurren algunas ideas? Qu factores determinan o influyen en las

decisiones que se deben tomar? Por ltimo, Cmo termina este proceso de diseo?

A menudo se describe el proceso total de diseo- desde que empieza hasta que termina

como se muestra en la figura 1. Principia con la identificacin de una necesidad y con una

decisin de hacer algo al respecto. Despus de muchas iteraciones, el proceso finaliza con

la presentacin de los planes para satisfacer tal necesidad. En las secciones siguientes se

examinarn en detalle estos pasos del proceso de diseo.

IDENTIFICACIN DE NECESIDADES Y DEFINICIN DE PROBLEMAS

A veces, pero no siempre, el diseo comienza cuando un ingeniero se da cuenta de una

necesidad y decide hacer algo al respecto. Generalmente la necesidad no es evidente. Por

ejemplo, la necesidad de hace algo con respecto a una mquina empacadora de alimentos

pudiera detectarse por nivel de ruido, por la vibracin en el peso de los paquetes y por

ligeras, pero perceptibles, alteraciones en la calidad del empaque o la envoltura.

Ilustracin 1. Presentacin

Hay una diferencia bien clara entre el planteamiento de la necesidad y la definiciones del

problema que sigue a dicha expresin (fig. 1) el problema es mas especfico. Si la

necesidad es tener aire mas limpio, el problema podra consistir en reducir la descarga de

partculas slidas por las chimeneas de plantas de energa o reducir la cantidad de

productos irritantes emitidos por los escapes de los automviles, o bien disponer de

medios para apagar rpidamente los incendios forestales.

Una vez que se han definido el problema y obtenido un conjunto de especificaciones

implcitas, formuladas por escrito, el siguiente paso en el diseo como se indica en la

figura 1 es la sntesis de una solucin ptima. Ahora bien, esta sntesis no podr

efectuarse antes de hacer el anlisis y la optimizacin, puesto que se debe analizar el

sistema a disear, para determinar si su funcionamiento cumplir las especificaciones.

Dicho anlisis podra revelar que el sistema no es ptimo. Si el diseo no resultase

satisfactorio en una de dichas pruebas o en ambas, el procedimiento de sntesis deber

iniciarse otra vez.

Se ha indicado, y se reiterar sucesivamente, que el diseo es un proceso iterativo en el

que se pasa por varias etapas, se evalan los resultados y luego se vuelve a una fase

anterior del proceso. En esta forma es posible sintetizar varios componentes de un

sistema, analizarlos y optimizarlos para, despus, volver a la fase de sntesis y ver que

efecto tiene sobre las adems partes del sistema. Para el anlisis y la optimizacin se

requiere que se ideen o imaginen modelos abstractos del sistema que admitan alguna

forma de anlisis matemtico. Tales modelos que reproduzcan lo mejor posible el sistema

fsico real.

EVALUACIN Y PRESENTACIN

Como se indica en la figura1, la evaluacin es una fase significativa del proceso total de

diseo, pues es la demostracin definitiva de que un diseo es acertado y , generalmente,

incluye pruebas con un prototipo en el laboratorio. En este punto es cuando se desea

observar si el diseo satisface realmente la necesidad o las necesidades. Es confiable?

Competir con xito contra productos semejantes? Es de fabricacin y uso

econmicos? Es fcil de mantener y ajustar? Se obtendrn grandes ganancias por su

venta o utilizacin?

La comunicacin del diseo a otras personas es el paso final y vital en el proceso de

diseo. Es indudable que muchos importantes diseos, inventos y obras creativas se has

perdido para la humanidad, sencillamente porque los originadores se rehusaros o no

fueron capaces de explicar sus creaciones a otras personas. La presentacin es un trabajo

de venta. Cuando el ingeniero presenta o expone una nueva solucin al personal

administrativo superior (directores o gerentes, por ejemplo) est tratando de vender o de

demostrar que su solucin es la mejor; si no tiene xito en su presentacin, el tiempo y el

esfuerzo empleados para obtener su diseo se habrn desperdiciado por completo.

En esencia hay tres medios de comunicacin que se pueden utilizar: las forma escrita y

oral, y la representacin grfica. En consecuencia , todo ingeniero con xito en su

profesin tiene que ser tcnicamente competente y hbil al emplear las tres formas de

comunicacin.

CONSIDERACIONES O FACTORES DE DISEO

A veces, la resistencia de un elemento es muy importante para determinar la configuracin

geomtrica y las dimensiones que tendr dicho elemento, en tal caso se dice que la

resistencia es un factor importante de diseo.

La expresin factor de diseo significa alguna caracterstica o consideracin que influye en

le diseo de algn elemento o, quiz, en todo el sistema. Por lo general se tiene que tomar

en cuenta varios de esos factores en un caso de diseo determinado. En ocasiones,

alguno de esos factores ser crtico y, si se satisfacen sus condiciones, ya no ser

necesario considerar los dems. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los factores

siguientes:

Resistencia

Confiabilidad

Condiciones trmicas

Corrosin

Desgaste

Friccin o rozamiento

Procesamiento

Utilidad