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.

1.3 PROCESO DEL DISEÑO.

¿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)