1 LOS PROBLEMAS DE DISEÑO EN INGENIERÍA: CONCEPTO Y FORMULACIÓN NELSON VÍLCHEZ UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL CENTRO COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

2 - EDUCACIÓN FORMAL Y FORMULACIÓN DE PROBLEMAS - SENSIBILIDAD DE LA CALIDAD DE LAS SOLUCIONES RESPECTO A LA FORMULACION DEL PROBLEMA - FORMULACIÓN: UNIVERSO DE BÚSQUEDA DE DE SOLUCIONES - FORMULACIÓN DE PROBLEMAS Y METODOLOGIA DE DISEÑO (INTEGRACIÓN). INTRODUCCIÓN

3 NECESIDAD INSATISFECHA PROBLEMA 1 PROBLEMA 2 PROBLEMA N SOLUCIONES

4 * DESARROLLAR NUEVO PRODUCTO PARTIENDO DE NECESIDAD INSATISFECHA. SEÑALAR VIAS PARA ESTRUCTURAR FORMULACIONES ÓPTIMAS EN EL CONTEXTO DEL DISEÑO CONCEPTUAL * OBJETIVO DEL TRABAJO

5 DEFINICION OPERATIVA CONCEPTO DE PROBLEMA DE DISEÑO EN INGENIERÍA

6 NECESIDAD INSATISFECHA INDENTIFICAR SISTEMA A CREAR SISTEMA B NECESIDAD SATISFECHA AFECTAR SISTEMA A SISTEMA A SISTEMA B SISTEMA AMBIENTAL DEFINICION OPERATIVA

7 VARIABLES FUNDAMENTALES ASPECTOS IDENTIFICABLES EN TODOS LOS PROBLEMAS DE DISEÑO. ENFOQUE CONCEPTUAL

8 E.I.S.B.Estado inicial sistema básico E.F.S.B. Estado final sistema básico. S. a D. Sistema a diseñar (B) S.A.Sistema ambiental S.B. Sistema básico (A) VARIABLES FUNDAMENTALES ABREVIATURADENOMINACIÓN

9 LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES DESCRIPCIONES O VALORES QUE PERMITEN IDENTIFICAR DICHAS VARIABLES (EJEMPLO SEGUIDAMENTE) ENFOQUE CONCEPTUAL

10 Deformados Rectos Máquina Taller de servicio. Ejes bombas pozos profundos E.I.S.B. E.F.S.B. S. a D. S.A. S.B. LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES (EJEMPLO) Limitaciones Diseñar una máquina para enderezar ejes de bombas de pozos profundos en taller de servicio V.F

11 - Indican sistemas involucrados y función de máquina a diseñar - Crean universo de soluciones permitidas o deseadas - Dejan fuera de consideración gran número de opciones de soluciones - Describen solución de manera generalizada - Definen problema específico que se intenta resolver. LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES (IMPORTANCIA)

12 LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES INCLUIR LA CANTIDAD ÓPTIMA DE INFORMACIÓN PARA ANALIZAR Y COMPARAR FORMULACIONES DEFINICIÓN PRECISA (EJEMPLOS, A CONTINUACIÓN)

13 Deformados Rectos Máquina de bajo costo Taller de servicio E.I.S.B. E.F.S.B. S. a D. S.A. S.B. Ejes bombas de acero inoxidable de pozos profundos LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES (MUCHOS DETALLES) Limitaciones Diseñar una máquina de bajo costo para enderezar ejes de acero inoxidable de bombas de pozos profundos en taller de servicios V.F.

14 Deformados Rectos Máquina Taller de servicio Ejes E.I.S.B. E.F.S.B. S. a D. S.A. S.B. LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES (POCOS DETALLES) Limitaciones Diseñar una máquina para enderezar ejes en taller de servicio V.F.

15 E.I.S.B. Con conocimiento impreciso del flujo de agua E.F.S.B. Con conocimiento más preciso del flujo de agua S.B. Operador LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES (EXPLÍCITAS Y TÁCITAS, Ejemplo) Limitaciones Diseñar un sistema para medir el flujo de salida en una planta de tratamiento de agua V.F. S. a D. S.A. Sistema para medir flujo de salida Planta de tratamiento

16 AMPLITUD FORMULACIÓN DE UN PROBLEMA CONCEPTO CANTIDAD DE SOLUCIONES INCLUIDAS EN FORMULACIÓN DE PROBLEMA EJEMPLO “SISTEMA PARA CONSERVAR ALIMENTOS” INCLUYE MÁS SOLUCIONES QUE “NEVERA DOMÉSTICA”.

17 Mantiene el S.B. en un estado determinado. Cambia el S.B. de un estado a otro TRANSFORMADOR ESTABILIZADOR CLASIFICACION SISTEMAS A DISEÑAR

18 - ESTABILIZAR S.B. EN ESTADOS ÚTILES - TRANSFORMAR S.B. PARA ALCANZAR ESTADOS ÚTILES ESTADOS ÚTILES DEL SISTEMA BÁSISO CONCEPTO CONDICIONES DEL S.B. QUE PERMITEN UTILIZARLO PARA SATISFACIÓN DE NECESIDADES HUMANAS OBJETIVOS DEL PROCESO PRINCIPAL

19 Estados anteriores Antes de interacción entre S.B. y el S. a D. Después de interacción S.B. y el S. a D. Estados posteriores DEFINICIÓN ESTADOS SUCESIVOS DEL SISTEMA BÁSICO Inicio interacción S.B. y el S. a D. Estado inicial Estado final Fin interacción S.B. y el S. a D. Estados intermedios Durante interacción S.B. y el S. a D.

20 ESTADOS SUCESIVOS DEL SISTEMA BÁSICO DIFERENTES CONDICIONES POR LAS CUALES PASA EL SISTAMA BÁSICO. CONCEPTO

21 Pieza estampada a temperatura ambiente Pieza estampada caliente Trozo cilíndrico a temperatura ambiente Barra cilíndrica Trozo cilíndrico a temperatura de estampado Estado inicial DESCRIPCIÓN ESTADOS Estado final Estado intermedio Estado anterior Estado posterior ESTADOS SUCESIVOS DEL SISTEMA BÁSICO (EJEMPLO) DISEÑAR UN SISTEMA PARA ESTAMPAR, A PARTIR DE TROZOS CILÍNDRICOS, PIEZAS DE BRONCE EN LA EMPRESA X

22 ESTADOS DE EQUILIBRIO DEL SISTEMA BÁSICO CONCEPTO DESPUÉS DE FINALIZAR EL PROCESO PRINCIPAL, SISTEMA BÁSICO PERMANECE ESTABLE AL INTERACTUAR CON EL AMBIENTE ESTADOS DE EQUILIBRIO Y ESTADOS ÚTILES SE ESTUDIARÁN SEGUIDAMENTE LAS RELACIONES ENTRE ESTOS ESTADOS DEL SISTEMA BÁSICO.

23 RUPTURA VÍNCULOS ENTRE S.B. y S. a D NUEVOS VÍNCULOS ENTRE S.B. y S.A. SISTEMA BÁSICO ALCANZA ESTADO FINAL FIN DE PROCESO PRINCIPAL

24 SISTEMA BÁSICO NO PERMANECE EN ESTADO FINAL SISTEMA BÁSICO EN DESEQUILIBRIO CON SU AMBIENTE S.B BÁSICO PASA DE FORMA NATURAL AL ESTADO ÚTIL SISTEMA BÁSICO PERMANECE EN ESTADO FINAL SISTEMA BÁSICO EN EQUILIBRIO CON SU AMBIENTE ESTADO FINAL COINCIDE CON ESTADO ÚTIL NUEVOS VÍNCULOS DEL S.B. CON EL SISTEMA AMBIENTAL

25 FORMULACIÓN DE PROBLEMAS DE DISEÑO PROCEDIMIENTO

26 FORMULACION DE PROBLEMAS DE DISEÑO - ESTUDIO DE SITUACIÓN PROBLEMÁTICA - BÚSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA LA FORMULACIÓN - SELECCIÓN DE MEJOR FORMULACIÓN PROCEDIMIENTO

27 - NECESIDADES A SATISFACER - CONJUNTO DE INDIVIDUOS AFECTADOS - INTERACCIONES ENTRE SISTEMAS QUE DETERMINAN CARENCIAS, MOLESTIAS O INSATISFACCIONES - FORMA EN LA CUAL SE ESTÁN SATISFACIENDO PARCIALMENTE NECESIDADES INVOLUCRADAS - EXIGENCIAS ADICIONALES DE PATROCINANTE. ESTUDIO DE LA SITUACION PROBLEMATICA

28 BÚSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA LA FORMULACION OBTENER VARIAS FORMULACIONES RADICALMENTE DIFERENTES ENTRE SI. PROPÓSITO

29 1) VARIAS FORMULACIONES 2) LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES 3) CONSISTENCIA DE FORMULACIONES RESPECTO A DEFINICION OPERATIVA 4) INFORMACIÓN SUPERFLUA EN FORMULACIONES 5) NUEVAS FORMULACIONES, CAMBIANDO VARIABLES FUNDAMENTALES. BUSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA LA FORMULACION

30 6) SISTEMA A DISEÑAR: GENÉRICO O MÁS ESPECÍFICO 7) AMPLITUD DE LA FORMULACIÓN 8) SISTEMA A DISEÑAR: ESTABILIZADOR O TRANSFORMADOR 9) ESTADOS DEL SISTEMA BASICO: ÚTILES, SUCESIVOS, DE EQUILIBRIO BÚSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA LA FORMULACIÓN

31 - ELIMINAR FORMULACIONES INCONSISTENTES CON DEFINICIÓN OPERATIVA DE PROBLEMA DISEÑO - SELECCIONAR FORMULACIÓN QUE MEJOR CONCUERDE CON ESTUDIO DE SITUACIÓN PROBLEMÁTICA PROCEDIMIENTO SELECCIÓN DE LA MEJOR FORMULACIÓN

32 - DEFINICIÓN OPERATIVA: PODEROSO INSTRUMENTO DE ANALISIS DE FORMULACIONES CONCLUSIONES - DESCRIPCIÓN GENERALIZADA DE SOLUCIÓN - UNIVERSO DE SOLUCIONES DEL PROBLEMA - VARIABLES FUNDAMENTALES Y LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES (variables) (variables) - CALIDAD SOLUCIONES: SENSIBLE A FORMULACIÓN ADOPTADA - SOLUCIÓN ÓPTIMA MUY RELACIONADA CON FORMULACION ADOPTADA. (ver esquema) limitacions

33 FIN Inicio

34 NECESIDAD INSATISFECHA INDENTIFICAR SISTEMA A CREAR SISTEMA B NECESIDAD SATISFECHA AFECTAR SISTEMA A SISTEMA A SISTEMA B SISTEMA AMBIENTAL DEFINICION OPERATIVA

35 DEFINICIÓN OPERATIVA DE PROBLEMA DE DISEÑO MECÁNICO PROPÓSITO - EXPLICAR ESTA DEFINICIÓN OPERATIVA - ANALIZAR IMPLICACIONES DE DICHA DEFINICIÓN