diseño de mesa-banco para alumnos de licenciatura
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TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE CELAYA
INGENIERIA INDUSTRIAL
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
M. C. Ángel Guerrero Navarrete
GRUPO: “A”
“Diseño de Mesa-Banco para Alumnos
de Licenciatura”
Equipo 7
Velázquez Bárcenas Jose Pablo
Vega Lara Juan Carlos
Vergara Salgado Rosa María
Zequera Segura Andrea Natali
Zamudio Hernández Miriam Guadalupe
Celaya, Gto. 21/04/2020
RESUMEN
El estudio de los materiales sin duda es muy importante es por ello que en el
siguiente texto se presentara la investigación y valoración de un mesabanco para
alumnos de universidad, el cual presenta algunos problemas debido a su
ergonomía mal diseñada y el costo que este presenta, ambas causadas debido a
los materiales utilizados. Como una posible solución, se planteó la mejora en el
mesabanco para darle una inclinación que pudiera ser de utilidad para el
estudiante, así como una cajonera para que el usuario pueda tener a la mano sus
útiles escolares. De esta forma, se evaluó el material ideal para la fabricación del
producto innovado tomando en cuenta cada uno de los factores que pueden
afectar su viabilidad de manera directa, así como también la función primordial del
mesabanco. El resultado de la indagación y desarrollo del problema fue la
implementación física de la solución más factible, planteada desde un principio,
dados los requerimientos necesarios para llevarse a cabo.
ABSTRACT
The study of the materials is certainly very important is why the following text will
present the research and evaluation of a mesa banco for university students, which
presents some problems due to its poorly designed ergonomics and the cost that it
presents, both caused by the materials used. As a possible solution, the
improvement was proposed in the desk to give it a tilt that could be useful to the
student, as well as a drawer so that the user can have at hand their school
supplies. In this way, the ideal material for the manufacture of the innovated
product was evaluated taking into account each of the factors that can directly
affect its viability, as well as the primary function of the desk. The result of the
inquiry and development of the problem was the physical implementation of the
most feasible solution, raised from the beginning, given the necessary
requirements to be carried out.
INDICE
RESUMEN 2
ABSTRACT 2
MARCO DE REFERENCIA 6
1.1 PROBLEMA _________________________________________________________________ 6
1.1.2 ENUNCIADO DEL PROBLEMA __________________________________________________ 7
1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN __________________________________________ 8
1.2.1 OBJETIVO GENERAL _______________________________________________________ 8
1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ______________________________________________________ 8
1.3 ANTECEDENTES _________________________________________________________________ 9
1.4 JUSTIFICACIÓN ________________________________________________________________ 12
1.5 ALCANCES _____________________________________________________________________ 12
1.6 IMPACTO ______________________________________________________________________ 14
MARCO TEORICO 16
2.1 EL MESABANCO PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA ____________________________ 16
2.2 TIPOS DE MESABANCOS PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA ____________________ 17
2.3 MATERIALES DE LOS MESABANCOS PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA ________ 19
2.3.1 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES EMPLEADOS EN LOS MESA-BANCOS ______ 21
2.3.1.1 LA MADERA Y SUS PROPIEDADES ___________________________________________ 21
Propiedades Químicas ____________________________________________________________ 21
Propiedades Físicas ______________________________________________________________ 21
Propiedades Térmicas _____________________________________________________________ 24
Propiedades Mecánicas ___________________________________________________________ 25
PROPIEDADES SEGÚN EL TIPO DE MADERA ________________________________________ 26
Madera de Pino _______________________________________________________________ 26
Madera Nogal ________________________________________________________________ 27
Madera de Cerezo _____________________________________________________________ 27
Madera de Abeto ______________________________________________________________ 28
Madera Caoba ________________________________________________________________ 29
Madera de Roble Europeo _______________________________________________________ 29
2.3.1.2 LOS POLIMEROS Y SUS PROPIEDADES 30
Propiedades Químicas ____________________________________________________________ 30
Propiedades Térmicas _____________________________________________________________ 31
Propiedades Mecánicas ___________________________________________________________ 31
PROPIEDADES SEGÚN SU TIPO DE POLIMERO ______________________________________ 31
Policloruro de polivinilo ________________________________________________________ 31
Nylon _______________________________________________________________________ 32
Polipropileno _________________________________________________________________ 33
Poliestireno __________________________________________________________________ 33
Acetato de polivinilo ___________________________________________________________ 34
2.3.1.3 LOS METALES Y SUS PROPIEDADES 35
Propiedades Físicas ______________________________________________________________ 35
Propiedades Químicas ____________________________________________________________ 35
Propiedades Mecánica ____________________________________________________________ 36
Propiedades Térmicas _____________________________________________________________ 36
PROPIEDADES SEGÚN SU TIPO DE METAL _________________________________________ 36
Aluminio _____________________________________________________________________ 36
Acero _______________________________________________________________________ 37
Cobre _______________________________________________________________________ 39
2.4 DISEÑO DEL MESABANCO PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA (INNOVADOR DE
ACUERDO A SUS NECESIDADES EN EL AULA) _______________________________________ 40
2.5 DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORA (AUTOCAD) _____________________________ 42
2.5.1 PLANOS DE FABRICACION DEL MESABANCO PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA.
___________________________________________________________________________________ 44
CAPITULO III 46
METODOLOGÍA 46
CAPITULO III ______________________________________________________________________ 46
3. Metodología 46
3.1 Diagrama de flujo 46
47
3.2 Descripción de etapas 48
3.2.1 Asignación de proyecto 48
3.2.2Revisión bibliográfica 48
3.2.3 Investigación referente a mesabancos 48
3.2.4 Realizar boceto 48
3.2.5 Investigar propiedades de los materiales 49
3.2.6 Analizar los materiales según las 5 variables y elegir material 49
3.2.7 Entrega del documento y del prototipo 50
___________________________________________________________________________________ 51
Capitulo IV _________________________________________________________________________ 51
ANALISIS DE RESULTADOS ________________________________________________________ 51
4.1 Análisis de Seguridad 51
4.2 Análisis de Propiedades 51
4.3 Análisis de Funcionalidad 52
4.4 Análisis de Durabilidad 52
4.5 Análisis de Costo 52
4.6 Matriz de Decisión 53
4.7 Análisis por parte del equipo acerca de las decisiones tomada ____________________________ 54
CAPITULO V 55
DISEÑO Y FABRICACIÓN_____________________________________________________________ 55
DEL PROTOTIPO 55
5. Diseño y fabricación del prototipo 55
5.1 Planos a escala del prototipo 56
5.2 Proceso de fabricación _____________________________________________________________ 57
5.3 Material del prototipo 58
Conclusión __________________________________________________________________________ 60
REFERENCIAS _____________________________________________________________________ 60
ANEXO1 ___________________________________________________________________________ 61
Anexo 2. Cronograma 63
Anexo 3. Boceto 63
CAPITULO I
MARCO DE REFERENCIA
1.1 PROBLEMA
El ser estudiante implica que, para poder aprender, pasen alrededor de 7 horas o
más en un aula sentados en un pupitre muchos de los cuales son incomodos por
lo que un gran porcentaje de estudiantes adquieren una postura inadecuada lo
cual ocasiona que muchos de ellos padezcan dolores de la espalda, cuello y
cabeza frecuentemente debido al diseño inapropiado en el acoplamiento del
pupitre. Ya que existe marcadas diferencias entre las dimensiones del cuerpo de
los estudiantes y las dimensiones del pupitre, así como también carecen de
accesorios adecuados para la comodidad de los alumnos.
Para poder comprender la problemática, es necesario saber en qué ha fallado el
pupitre actual y describir cada situación en la que se requiere de la intervención
del diseño. El principal problema es el rápido deterioro del pupitre por el uso
constante y maltrato durante el ciclo escolar. Las piezas que más se dañan con el
uso son la tapadera portalibros y el soporte de la paleta ya que estas dos soportan
una presión constante por parte del usuario. En el caso de la tapadera el usuario
apoya los pies en esta ya que se encuentra ubicada en la parte inferior del asiento
y esto permite que se vaya doblando hasta causar su desprendimiento y por
consiguiente las patas se comienzan a separar ya que esta pieza es la única que
las une y finalmente pone en dificultad la estructura completa, por otra parte, el
soporte de la paleta es muy débil ya que solo cuenta con un solo lado para
sostener toda la paleta y por lo tanto esta se comienza a inclinar hacia el lado
contrario, afectando el desempeño del estudiante, y si llega a haber una mayor
presión esta pieza llega a su punto de desprendimiento, otro problema con la
paleta es que está hecha para zurdos o diestros pero no incluye ambos, esto
dificulta la distribución dentro del aula ya que la entrada y salida está limitada a un
solo lado y esto no ayuda a aprovechar mejor los espacios. En ciertos casos
cuando el pupitre está muy dañado hay que reemplazarlo con algún otro que se
encuentre en el área de almacenamiento que no esté tan dañado, provocando así
un círculo vicioso en donde se reemplaza uno dañado con otro menos dañado
pero que a un corto plazo se daña más, y todo esto ocurre porque las
reparaciones se efectúan muy pocas veces al año. También hay problema al
almacenar los pupitres defectuosos ya que ocupan mucho espacio y se
desperdician esos espacios y también los pupitres de cada usuario cuando se
realiza alguna actividad dentro del aula cada alumno debe trasladar su pupitre a
un área de almacenamiento y en el camino se encuentra con gradas y muchos
obstáculos, lo cual puede ser peligroso y a la vez tedioso.
1.1.2 ENUNCIADO DEL PROBLEMA
¿Cómo podemos implementar un pupitre para reducir los daños que se generan
en los estudiantes al utilizar diariamente los pupitres que carecen de accesorios
adecuados para la comodidad de estos?
¿Cómo por medio del diseño industrial se puede mejorar la calidad estructural de
los pupitres escolares para reducir los costos de mantenimiento y optimizar su
transporte y manejo?
1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.2.1 OBJETIVO GENERAL Diseñar un prototipo de un mesa-banco que satisfaga las necesidades de alumnos
de licenciatura al tomar sus respectivas clases. Identificando los diferentes tipos
de materiales que normalmente se implementan en diferentes diseños, así como
analizando las propiedades que estos materiales ofrecen. Viendo así la opción
más viable a seguir para crear un diseño en solución al problema planteado.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS a) Analizar el problema que abarca al estudiante que pasar largas horas sentado
dentro del aula, sintiéndose insatisfecho con la incomodidad que los mesa-bancos
ofrecen.
b) Investigar los materiales que se han implementados en diferentes diseños.
c) Conocer las propiedades que los materiales ya investigados ofrecen, como son
propiedades físicas, químicas, mecánicas y térmicas.
d) Comenzar un diseño innovador que pueda dar solución a uno de los grandes
problemas del alumno de licenciatura dentro del aula.
e) Elegir los materiales que serán adecuados para que cuenten con las cualidades
necesarias que influyen en poder ser consumido por el mercado, tales como;
funcionalidad, durabilidad, costos, calidad y seguridad.
1.3 ANTECEDENTES Desde la antigüedad el mobiliario escolar no ha gozado de un diseño centralizado,
sin embargo, fue hasta finales del siglo XIX y principios del XX que se comenzó a
dar importancia a estos pequeños detalles. Por ello, en
cada pueblo o escuela había bancos o mesas de
distinto tipo, y eran los carpinteros de los pueblos los
que diseñaban su propio modelo.
Uno de los modelos de
banco escolar que se
extendió su popularidad a
finales del siglo XIX y
primera mitad del siglo XX, era bipersonal, con
asientos abatibles, rejilla de madera para apoyar los
pies y tablero inclinado con estante para guardar los
libros y carteras y orificios para tinteros. Se trataba de
un mobiliario de dimensiones fijas, no adaptable al alumno, pero con una serie de
características que colaboraban en ayudar al usuario a mantener una postura
sana, con el cuello erguido y la espalda recta, como era la inclinación del plano de
trabajo.
Como siguiente apareció otro modelo de banco
escolar de la misma época, pero con un diseño
mucho más sencillo. No tiene rejilla para apoyar
los pies ni estante para los libros, y el tablero es
horizontal. Esta última característica no era
habitual en una época en que casi la totalidad de
los pupitres se fabricaban con el plano de trabajo inclinado.
En los años setenta el médico danés A. C. Mandal publicó una serie de estudios
que se recopilan en el libro The Seated Man, publicado en 1987. En esta obra se
analiza la postura del hombre sentado y se dan algunos criterios de evaluación de
su salubridad. Según los estudios realizados por Mandal, la postura erguida
Figura. 1.3.1 Pupitre "Museo Pedagógico Nacional " (Fuente: Museo del Niño y Centro de Documentación Histórica, 2001)
Figura. 1.3.2 Pupitre 1920 (Fuente: "Museo del Niño y Centro de Documentación Historica,2001)
Figura.1.3.3 Posturas sedentes estudiadas por Mandal (Fuente: Mandal, 1987)
(extremidades flexionadas a 90º) no es posible
mantenerla durante periodos largos de tiempo, no hay
base científica como para considerarla la más adecuada
y, además, da lugar a fatiga y malestar. La postura
correcta sería aquélla en la que el usuario está
semisentado, en la que se forma un ángulo de 135º
entre el tronco y las piernas. De esta forma, se conserva
la curva lumbar y se relajan los músculos, permitiendo
que la espina dorsal lleve el peso del cuerpo de una
manera más cómoda. Mandal partió para su estudio de
las investigaciones del cirujano ortopédico Hanns Schoberth en 1962 y del cirujano
americano J. J. Keegan en 1953.
Sobre esta base, Mandal propuso un tipo de silla más alta cuyo asiento se inclina
hacia delante unos 15º. Además de la conservación de la curva lumbar y la mayor
relajación muscular, esta postura proporciona más movilidad y libera parte de la
presión en los pulmones y el estómago.
Para evaluar el efecto que un asiento inclinado hacia delante tiene en la flexión y
en la curvatura de la espalda, Mandal llevó a cabo un experimento (Mandal, 1987).
Para realizarlo, los participantes se colocaron en una estación de trabajo con un
asiento y una superficie de trabajo de altura fija. Los resultados fueron
significativos. En la posición final, la flexión y la curvatura hacia delante en la
cadera y en la espalda se reducía enormemente, preservando la lordosis lumbar.
Es una posición de descanso natural, en la que los músculos están relajados y el
cuerpo equilibrado, y es la más adecuada para largos periodos de tiempo en
posición sedente.
A mediados de los años setenta empiezan a aparecer las
mesas y sillas de láminas de madera con distintos tipos de
acabado, formica y melamina, materiales que facilitaban la
limpieza del mobiliario, si bien la estructura sigue siendo de
acero y el diseño básico se conserva.
Figura. 1.3.4 Pupitre estilo Mandal (Fuente: Bustamante 2004)
Figura. 1.3.4 Pupitre 1960 (Fuente: Google, 2020)
Como podemos observar desde los años setenta hasta hoy en día el mobiliario
escolar presenta pocas variaciones desde el punto de vista ergonómico. Los
parámetros de diseño siguen siendo fundamentalmente los mismos, si bien
actualmente la superficie del asiento y del respaldo son mayores y presentan una
curvatura que se adapta al cuerpo del usuario, lo que hace que el asiento sea más
cómodo y se dé una mayor protección a la espalda. Sin embargo, las dimensiones
generales del puesto son menores que las de los pupitres de los años 50, a pesar
de que la talla media del alumno, a igualdad de edad, de aquella época era menor
que en la actualidad.
Los materiales empleados sí han evolucionado.
Actualmente, aunque la estructura sigue siendo de
acero, el asiento, el respaldo de la silla y la tapa de
la mesa son de madera prensada con un
recubrimiento plástico ligeramente rugoso, para
evitar que se deslice el papel.
En los últimos años han surgido distintos diseños de puesto escolar, muy
diferentes entre sí, pero que podrían marcar cuál va a ser el futuro del mobiliario
escolar.
Una de las preocupaciones que se plantean hoy en día es la falta de adaptación
del mobiliario, que constituye uno de los problemas más importantes de la
ergonomía escolar, ya que, además de la incomodidad que puede generar, el
puesto de trabajo del estudiante influye de manera muy negativa en la realización
de las tareas escolares. Muchas veces, las características del mobiliario escolar
tradicional obligan a los alumnos a adoptar posiciones anti-fisiológicas, que con el
tiempo pueden tener como consecuencia graves problemas de salud.
Figura. 1.3.5 Pupitre actual (Fuente: Google, 2020)
1.4 JUSTIFICACIÓN
Como se pudo observar los diseños de los mesa-bancos han tenido varios
cambios, de los cuales se observó que generalmente se busca aprovechar el
espacio en el aula, así como elaborar productos durables y económicos, para las
escuelas de gobierno. Pero se ha dejado de lado el punto de vista ergonómico.
En el salón de clases se necesita comodidad para el tiempo que se mantienen los
alumnos de licenciatura durante su horario continuo sin olvidar la funcionalidad
que permite mantener una postura adecuada, o para acomodar sus útiles
escolares y poder contar con más espacio, logrando ser más ordenado y practico
a la hora de desarrollar sus actividades académicas. A partir de esto y como se
mencionó anteriormente este proyecto planea disminuir la pesadez que sufren los
alumnos de licenciatura al permanecer en su salón de clases varias horas
continuas, ofreciéndoles un mesa-banco más ergonómico, con mejor calidad, y un
costo accesible para que las escuelas puedan adquirirlos.
Se elaborará un diseño recordando que se planea sea un producto para alumnos
de licenciatura, ya que en este grado se tiene mayor responsabilidad y cuidado de
los mesa-bancos, y a parir de esto poder elegir los materiales más adecuados, no
dejando de lado la pintura y/o acabados específicos ya que su durabilidad
depende en gran parte de ello.
1.5 ALCANCES
Se pretende construir teóricamente (y a un futuro físicamente) un mesa-banco que
sea apto para un nivel licenciatura esto implica ciertas características, como que
sea innovador, que tenga durabilidad, que tenga un buen costo, que sea de muy
buena calidad y sobre todo que brinde seguridad y comodidad al alumno.
Se hace una investigación a fondo sobre todos y cada uno de los materiales que
se necesitan como son las propiedades de estos materiales ya sea de la madera,
el polímero, el acero o cualquier otro material que se vaya a emplear en el
trascurso del desarrollo del proyecto sabiendo que al hablar de propiedades de los
materiales se refiere a sus características físicas, químicas, mecánicas, térmicas,
etc. y que a la par se investigue que estos materiales sean adecuados y
necesarios para cada una de las funciones que debe tener cada parte del
mesa-banco como lo es el asiento, la mesa, el soporte etc., con esta investigación
hecha se procede a analizar cuáles son más aptos y que al mismo tiempo cumpla
con todas las características necesarias ya mencionadas anteriormente para que
el proyecto teórico quede finalizado en un lapso de dos semanas.
Con la ayuda del software de AutoCAD se realiza un diseño que cumpla con todas
las características ya mencionadas y posteriormente ya teniendo estas claras,
enfocarse en que este diseño sea innovador, realizándolo en modelo 3D para que
se pueda apreciar cada rasgo de mejor manera y haya un mejor entendimiento del
diseño para quien sea que lo esté analizando sin necesidad de tener objetos o
líneas ocultas.
Posteriormente se arman planos de fabricación para que este proyecto (como
también fue mencionado) se pueda llevar a desarrollo físico, estos planos deben
ser detallados y específicos para que a la hora de hacerlo no surja ninguna duda
con el fabricador y pueda salir adelante el proyecto sin ninguna dificultad, de la
mejor manera y como se planea.
Con todos los rasgos ya mencionados anteriormente se hace un reporte detallado
en donde se desarrolla cada uno de los apartados para que sea entendido y
analizado por cada una de las personas tanto como del equipo de construcción,
como para quien lo vaya a revisar y finalmente poderlo llevar a lo real.
Con el trabajo necesario y el compromiso de cada quien este proyecto se lleva a
cabo en el transcurso de dos semanas para que así sea entregado en la fecha
acordada.
1.6 IMPACTO
Los mesabancos, como es menester mencionar, son indispensables en una
organización escolar, esta premisa puede caer en la obviedad, pero en realidad se
les atribuye una gran importancia, ya que, aunque no lo aparente, el amueblar
correctamente un aula escolar puede traer consigo muchos beneficios sociales;
con sillas y mesas los estudiantes adquieren una mejor comprensión del trabajo
en equipo y sus habilidades sociales.
Además, los muebles diseñados para una escuela se ajustan a las aptitudes, al
alumno y al tema, pudiendo así mejorar consigo la concentración al momento de
tomar clase.
Mientras más confortables en todos los sentidos y ámbitos posibles sean estos
mobiliarios, se pueden sentir mejores sensaciones por parte del alumnado,
quienes obviamente son los destinados a ocupar, a hacer uso del mobiliario, cuya
importancia va más allá de que sean cómodos, ergonómicos o estéticos, debido a
que en sí, es una herramienta de trabajo por medio de la cual tiene un gran
impacto en el proceso de enseñanza-aprendizaje, en todos y cada uno de los
niveles educativos, desde educación preescolar hasta licenciatura.
La decisión que conlleva el qué cosas se necesitan en un aula de estudios desde
luego que va a depender del estilo educativo, o bien, del tipo de materias que van
a impartirse en las aulas, es importante mencionar que la comodidad del mobiliario
debe estar presente para facilitar la enseñanza a los alumnos.
Se ha convertido en un hecho conocido que los alumnos, los estudiantes son
capaces de aprender de una mejor manera cuando se sienten en un ambiente de
comodidad en el entorno escolar. El mobiliario es vital desde una perspectiva de
buen gusto y consuelo, así como para el correcto funcionamiento dentro del
entorno escolar.
Se tiene que tomar en cuenta que la gran mayoría del mobiliario escolar va a ser
utilizado por cientos de estudiantes en un determinado transcurso de tiempo, por
lo que los materiales a tener en cuenta deben ser resistentes, tanto al uso como al
paso del tiempo, para así hacer una inversión buena e inteligente.
El tamaño y el estilo deberán corresponder como es ejido a la edad de quiénes
serán los usuarios, también debe tomarse en cuenta el tamaño del aula y la
cantidad de alumnos que tendrá ésta última, aspecto muy a tomar en cuenta.
En términos de comodidad y seguridad, es muy importante tomar en cuenta el
número de estudiantes en el aula, el mobiliario debe permitir a los alumnos
moverse cómodamente sin generar congestión en cualquier área, la meta del
docente es el aprendizaje cooperativo, debe tener capacidad de ser trasladado sin
mucha dificultad y sobretodo, con seguridad.
Dependerá de la clase de aprendizaje cooperativo, las sillas, las mesas no deben
estar unidas, para así promover su uso para el trabajo grupal y también individual.
El tipo de enseñanza en el aula vaya que es importante, los muebles en una sala
de arte serían completamente distintos, por no decir opuestos, a los de una sala
de tecnología integrada, o a un aula más que nada orientada a la medicina, todo
campo y toda rama del estudio, deberá tener una serie de elementos que serán
completamente específicos para el objeto de estudio.
También es significativo el grado del aula, como, por ejemplo, estudiantes de nivel
primaria tendrán muebles más orientados hacia un entorno de grupo, que, por otro
lado, estudiantes de nivel secundaria.
Existen muchísimos tipos de muebles educativos, desde los pupitres, escritorios,
sillas, pero también hay mesas de trabajo, estantería, casilleros, pizarrones,
pintarrones y una serie de elementos más que siempre deben entrar en
consideración para cualquier unidad orientada a la educación y al estudio.
Figura.2.1 - Mesabanco instituciones educativas (Fuentes: Google)
CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1 EL MESABANCO PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA Las instituciones educativas, las escuelas, tienen
como principal objetivo la enseñanza del alumno
y el desarrollo de sus habilidades en
prácticamente todos los aspectos.
Los objetos cotidianos existentes en nuestras
escuelas, los edificios y sus dependencias, las
aulas o el mobiliario escolar, entre otras
instalaciones y equipamientos, son elementos
cuya presencia está unida indisociablemente a la
historia de la escuela y del curriculum. Son espacios, medios y objetos cargados
de significados. Un contexto material que siempre ha condicionado la vida escolar.
Los estudiantes pasan una gran parte de su tiempo en un pupitre, en un
mesabanco, un gran porcentaje del día en él. El mobiliario escolar es muy
importante en el proceso educativo para poder alcanzar los objetivos que se
desean, que son simple y llanamente el aprendizaje, aunque no es determinante,
el mobiliario sí que es un factor limitante para efectuar un trabajo que pretende
lograr eficiencia, brindar comodidad por un tiempo prolongado, creando
condiciones más óptimas para captar la información, atender y realizar cierto tipo
de actividades académicas. El pupitre escolar es la más grande representación de
las instituciones educativas de toda índole.
El diseño de los pupitres ha cambiado a lo largo de la historia. Por lo general son
fabricados con madera, aunque también hay pupitres con componentes metálicos.
Figura. 2.2 - Mesabanco Antiguo (Fuente: Google)
Los pupitres más antiguos solían tener tapa,
tablero inclinado y un hueco para el tintero. En
la mayor parte de instituciones el más
frecuente siempre es el pupitre tipo paleta,
pero no llega a ser lo suficientemente
eficiente, para poder comprender la
problemática que esto representa, es
necesario saber en qué falla el pupitre común.
Podemos resumir las problemáticas en
diseño, resistencia, deterioro, siendo difícil
lograr una satisfacción completa con estos detalles negativos.
Los cambios más importantes en el mobiliario escolar no se derivaron del uso para
su fabricación de materiales más resistentes y perdurables, sino de la introducción
de nuevos modelos y diseños inspirados en concepciones pedagógicas e
higiénicas propias de la escuela nueva.
2.2 TIPOS DE MESABANCOS PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA
Pupitres Plegables
Estos pupitres por lo general se utilizan a
nivel de universidades y oficinas. Se trata de
un asiento acolchado, con recubrimiento de
goma espuma tapizado en telas oscuras o
semi cuero. La tabla está hecha de MDF
forrada y algunos modelos traen rejillas en
la parte inferior para colocar los libros y/o
bolsos y carteras.
Estos tienen la ventaja que en caso querer utilizar únicamente la silla se desplegar
la tabla y la rejilla inferior y la silla se puede utilizar en cualquier oficina o sala de
Figura. 2.1.1 Pupitres plegables (Fuente: Google)
espera. Muchas veces a pesar de tener el nombre de “plegables” esto a veces no
se respeta y la silla y la tabla están pegadas sin movimiento plegable alguno.
Pupitres de silla y mesa por separado
Estos son uno de los más comunes. Tienen
estructuras fuertes de hierro, pero lo combinan
con la madera. Generalmente el tope es de
MDF y la parte de abajo del cajón es de madera
para poder soportar el peso de los libros.
Los colores también han variado y en la
actualidad son negros, de madera pulida o petición del comprador.
Pupitres dobles
Aunque no son muy utilizados siempre
son una buena opción. Se han lanzado
diseños realmente especiales. Algunos
con sillas individuales y mesas
compartidas, pero con cajones
independientes. esto con el fin de
brindarle mayor intimidad al estudiante.
Figura.2.1.2 Pupitre silla y mesa (Fuente: Google)
Figura.2.1.3 Pupitres dobles (Fuente: Google)
2.3 MATERIALES DE LOS MESABANCOS PARA ALUMNOS DE
LICENCIATURA
Los materiales de los pupitres en la actualidad varían según el modelo. Tanto las
mesas como las sillas han tenido cambios notables que hasta los momentos han
dado excelentes resultados. Además de elegancia, aportan dinamismo en las
aulas y esto ayuda a crear ambientes aptos para la educación.
Los materiales que utilizamos para la fabricación de mobiliario pueden ser
variados, de tal forma que se correspondan con los requisitos estéticos y de
funcionalidad que lo clientes demandan.
MADERA
Sin duda la madera es el material por excelencia para la fabricación de cualquier
tipo de mobiliario. La madera nos ha acompañado durante siglos y debido a su
estética y calidez, sigue siendo uno de los materiales
estrella.
En la actualidad, contamos con una amplia variedad
de tipos de madera que son utilizados en función de
sus características en cuanto a estética, coloración,
resistencia y facilidad para trabajar con ella.
Las maderas más utilizadas en mobiliario son: pino (utilizado generalmente para
las mesas, con la finalidad de reducir el peso), roble, nogal, cerezo, abeto, caoba.
Hay que tener en cuenta que cada una reúne unas características determinadas y
que los precios entre unas u otras son variables.
Figura. 2.3.1 - Transformación de la materia prima (Fuente: "Google")
Figura. 2.3.2 - Textura Madera pino (Fuente: Google)
POLIMEROS
Aunque el plástico es un material que nos ha acompañado durante décadas, su
utilización para la fabricación de mobiliario se ha incrementado en los últimos
años. Este tipo de materiales plásticos, además de ofrecer una gama casi infinita
de tonalidades y acabados, son muy populares debido a que combinan
resistencia, más ligereza y facilidad de limpieza.
Se ha presentado a los materiales plásticos como
competidores de la madera, pero en realidad el
plástico compite con los metales, fibras y tejidos,
sirviendo en la mayoría de los casos como un
complemento de la madera más que como un
sustituto, quedando esta por medio del plástico liberada de
algunas de sus limitaciones. Hace tiempo que el plástico
sirve a la madera en forma de adhesivos de alta calidad,
recubrimientos de acabados y como base de tejidos para
tapizado. También se mejoran las propiedades de la
madera impregnando las cavidades celulares con resinas
plásticas.
Los tipos de polímeros más usados en la industria del mueble son:
• Cloruro de polivinilo
• Nylon
• Polipropileno
• Poliestireno
• Acetato de polivinilo en combinación con hierro,
acero y aluminio son los más utilizados.
Figura. 2.3.3 – Nylon (Fuente: Google)
Figura. 2.3.5 - Acetato de polivinilo (Fuente: Google)
Figura. 2.3.4- Aplicaciones del Nylon Fuente: Google)
METAL
Los distintos tipos de metales además de resistencia,
ofrecen diferentes acabados desde el punto de vista
estético. El metal suele ser parte fundamental de
algunas piezas de mobiliario, como por ejemplo las
sillas, formando parte de la estructura que sujeta
todo, debido a que ofrecen altos niveles de
resistencia.
El aluminio, el acero inoxidable, el cobre y el latón son algunos de los metales más
demandados en la elaboración de muebles, gracias al pragmatismo de sus usos.
2.3.1 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES EMPLEADOS EN LOS MESA-
BANCOS
2.3.1.1 LA MADERA Y SUS PROPIEDADES
Propiedades Químicas La madera se compone principalmente de sustancias orgánicas 99% de la masa
total. La composición química elemental de la madera es prácticamente la misma.
La madera absolutamente seca contiene un promedio de 49% de carbono, 44% de
oxígeno, 6% de hidrógeno y 0,1-0,3% de nitrógeno. Cuando se quema la madera
permanece su parte inorgánica ceniza. La composición de la ceniza incluye calcio,
potasio, sodio, magnesio y otros elementos.
Propiedades Físicas
Anisotropía: Casi todas las propiedades de la madera difieren en las tres
direcciones básicas de anatomía de la madera (axial, radial, tangencial).
Figura. 2.3.6 - Acero (Fuente: Google)
La dirección axial es la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras).
La radial es perpendicular a la axial, es la dirección de los radios y corta al eje del
árbol. La dirección tangencial es paralela a la radial, en la dirección de la fibra y
cortando los anillos anuales.
Higroscópicidad: Es la capacidad de la madera para
absorber la humedad del medio ambiente.
Dependiendo del tipo de madera y de su punto de
saturación, el exceso de humedad
produce hinchazón.
La pérdida de humedad durante el secado la madera
contrae las fibras diferente en las tres direcciones, la
contracción axial es la menos afectada (promedia el
0,3%, según las especies), la contracción tangencial (paralelo a los anillos de
crecimiento) es aproximadamente el doble de la radial (en paralelo a los rayos).
Densidad: Cuanto más leñoso sea el tejido de una madera y compactas sus
fibras, tendrá menos espacio libre dentro de sus fibras, por lo que pesará más que
un trozo de igual tamaño de una madera con vasos y fibras grandes. La densidad
de la madera varía con la humedad (12% es la humedad normal al abrigo y
climatizada). La madera verde tiene valores ge 50% a 60% y se reduce durante el
secado, por ejemplo, el peso de la madera de roble recién cortado es de alrededor
de 1000 kg/m³ y en estado seco (12% de humedad) baja a 670 kg/m³.
Las maderas se clasifican según su densidad aparente, en pesadas, ligeras y muy
ligeras. Las maderas duras son más densas.
Hendibilidad: Es la resistencia que ofrece la madera al esfuerzo de tracción
transversal antes de romperse por separación de sus fibras. La madera de fibras
largas, con nudos o verde es más hendible.
Figura. 3.3.1 - Composición tronco de madera (Fuente: Google)
Dureza: La resistencia al desgaste, rayado,
clavado, corte con herramientas, etc., varía
según la especie del árbol.
Según su dureza, la madera se clasifica en:
• Maderas duras: son aquellas que
proceden de árboles de un
crecimiento lento, de hoja caduca,
por lo que son más densas.
• Maderas blandas: las maderas de coníferas son más livianas y menos
densas que las duras.
• Maderas semiduras: Muchas maderas no se las puede clasificar en las
categorías anteriores por tener una densidad y resistencia
variadas. Algunas maderas de especies duras o blandas presentan mayor
o menor resistencia y características que las hacen más fácil o difícil de
trabajar, por lo que la clasificación es en la práctica referida a la facilidad o
dificultad que en general presentan las maderas para el trabajo con
herramientas.
Flexibilidad: Es la capacidad de la madera de doblarse o deformarse sin
romperse y retornar a su forma inicial. Las maderas verdes y jóvenes son más
flexibles que las secas o viejas.
Estabilidad: Al secarse la madera pierde humedad hasta alcanzar un equilibrio
con el medio ambiente, dependiendo de la humedad ambiental, densidad,
escuadría de las piezas, orientación de sus fibras y sección de los anillos, se
contraerá en mayor o menor grado durante y mantendrá su forma o se deformará
curvándose y rajándose.
Óptica: El color y la textura de la madera son estéticamente agradable, los nudos
y cambios de color en algunas maderas realzan su aspecto. Los rayos
Figura. 2.3.2 Dureza según el tipo de madera (Fuente: Google)
ultravioletas degradan la lignina de la madera produciendo tonalidades en la veta
de color gris sucio y oscureciendo su superficie. Este efecto de la luz solar se
limita a la superficie y puede ser contrarrestado protegiéndolas con esmaltes o
lacas.
Olor: El aroma de la madera se debe a compuestos químicos almacenados
principalmente en el duramen. Las maderas pueden diferenciarse por su olor.
Biológicas: La madera es biodegradable, pero lo tanto se pudre y es afectada por
insectos, hongos y bacterias que producen un daño permanente, con mayor
frecuencia si los niveles de humedad superan el 20%. Algunas maderas son más
resistentes que otras debido a su contenido de lignina que impide la penetración
de las enzimas destructivas en la pared celular.
Propiedades Térmicas
• La conductividad térmica de la madera es
relativamente baja debido a su porosidad. La
conductividad térmica disminuye a medida
que aumenta la densidad de la madera.
• Al aumentar la humedad de la madera
también aumenta su conductividad térmica.
• A medida que desciende la temperatura de la madera, suele aumentar su
resistencia.
• La expansión térmica de la madera en el sentido de la veta es muy reducida.
• Una variación repetida de temperatura reduce la resistencia de la madera. A
temperaturas bajo cero es posible que la madera comience a agrietarse una
vez que el agua presente en los lúmenes de las células se expande a medida
que se congela.
Figura.2.3.3- Exposición de la madera al calor (Fuente: Google)
• La capacidad de acumulación de calor de la madera depende de su densidad,
contenido de humedad, temperatura y sentido de la veta.
• Un aumento de humedad mejora el calor específico de la madera, ya que el
calor específico del agua es mayor que el de la madera.
Propiedades Mecánicas
Las propiedades mecánicas de la madera dependen de la
especie botánica del árbol y de las condiciones de
crecimiento de éste, puesto que estos factores determinan
la velocidad de crecimiento y la presencia de defectos.
Estas varían según su contenido de humedad, la duración
de la carga y la calidad de la madera (dureza, densidad,
defectos, etc), las cuales pueden ser analizadas a través de
las fibras paralelas y las fibras perpendiculares.
Compresión: Es la facilidad de ser comprimida al aplicarle un esfuerzo, el cual se
da en dos direcciones: paralela y perpendicular al grano, siendo máxima la
resistencia para la dirección paralela y mínima para la perpendicular.
Tracción: Se trata de medir la resistencia de la madera cuando se aplican dos
esfuerzos, en igual dirección y sentido opuesto, dirigidos hacia fuera de la pieza en
estudio. Al igual que para la compresión, esta resistencia será muy pequeña si los
esfuerzos son perpendiculares a las fibras, pero si se aplican paralelos a éstas se
observa una gran resistencia, siendo éste un comportamiento general a la mayoría
de las maderas.
Flexión: Es la fuerza que hace la madera contra las tensiones de compresión y
tracción de las fibras en paralelo.
Elasticidad: Propiedad de la madera para curvarse longitudinalmente sin
romperse. En la madera existen dos módulos de elasticidad en las fibras en
Figura. 2.3.4 - Sentido de las fibras (Fuente:
Google)
sentido paralelo: - El módulo de elasticidad a la tracción, - El módulo de elasticidad
a la compresión.
La resistencia al corte: Es la capacidad de la madera de resistir una carga que
tiende a seccionarla por un plano normal al eje longitudinal. En general, si el
esfuerzo se aplica en la dirección normal a las fibras, la resistencia será alta,
mientras que en la dirección paralela es necesario realizar ensayos a fin de
evaluarla.
Pandeo: Se produce cuando se supera la
resistencia las piezas sometidas al esfuerzo de
compresión en el sentido de sus fibras
generando una fuerza perpendicular a ésta,
produciendo que se doble en la zona de menor
resistencia.
PROPIEDADES SEGÚN EL TIPO DE MADERA
Madera de Pino Esta madera se caracteriza principalmente porque es
un material resistente, flexible, por su facilidad de
trabajo y por su capacidad de absorción de líquidos.
Dureza. Este tipo de madera es fácil de trabajar por ser
un material versátil y no demasiado duro.
Durabilidad. Considerada entre poco y media
durabilidad frente a los hongos o los insectos.
El peso. Depende de la humedad.
Color. Dependiendo de la subespecie, encontramos variedad de tonalidades en el
pino.
Olor. Depende de la subespecie.
Fibra. La madera de pino está formada por fibras de celulosa rectas.
Figura. 2.3.6 - Troncos de Pino (Fuente: Google)
Figura. 2.3.5 - Pandeo Madera (Fuente: Google)
Capacidad calórica: Es casi la misma que la del ladrillo, aunque la densidad de la
madera es de solo de 1/3 en comparación con el ladrillo.
Madera Nogal Propiedades físicas
o Densidad aparente al 12% de humedad 0,65 kg/m3
o Madera semi-pesada.
o ESTABILIDAD DIMENSIONAL:
o Coeficiente de contracción volumétrico 0,34 % madera muy estable.
o Relación entre contracciones 1,45%
o Dureza (Chaláis-Meudon) 3,8 madera semidura.
Propiedades mecánicas
o Resistencia a flexión estática: 970 kg/cm2
o Módulo de elasticidad: 113.000 kg/cm2
o Resistencia a la compresión: 590 Kg/cm2
o Resistencia a la tracción paralela 970 kg/cm2
Madera de Cerezo Entre las propiedades y características de la
madera del cerezo, podemos resaltar su
resistencia a la flexión estática, su elasticidad y su
resistencia a la compresión. Puede clasificarse
como moderadamente durable o no durable frente
a la acción de los hongos.
Densidad. Se considera una madera semidura,
con densidad aproximada de 620 kg/m3 en el
cerezo europeo y en el americano de 560 Kg/m3.
Figura. 2.3.7 Madera de Cerezo (Fuente: Google)
Color. Posee una albura rosa pálido con duramen rosado rojizo o marrón. Anillos
de crecimiento bien diferenciados. El color de esta madera con el paso del tiempo
tiende a oscurecerse.
Impregnabilidad. Duramen no impregnable y la albura absorbe algo más los
líquidos. Por ello, se recomienda cuando se trabaja con esta madera, utilizar un
barniz tapa poros.
Durabilidad. Es una madera considerada duradera si se utiliza en interiores, sin
demasiado frío ni humedades. No se debe exponer a condiciones atmosféricas
adversas.
Resistencia. Es susceptible al ataque de hongos y algo más resistente a los
insectos como las termitas o carcomas.
Propiedades mecánicas. Considerada una madera fácil de manipular, tanto en
trabajos manuales como en los industriales.
Madera de Abeto Propiedades físicas:
o Densidad aparente al 12% de humedad
450 kg/m3
o Madera ligera
Estabilidad dimensional:
o Coeficiente de contracción volumétrico 0,44 % madera estable.
o Relación entre contracciones 2,1% muy tendente a alabear.
o Dureza (Chaláis-Meudon) 1,5 madera blanda.
Propiedades mecánicas:
o Resistencia a flexión estática: 710 kg/cm2
o Módulo de elasticidad: 110.000 kg/cm2
o Resistencia a la compresión: 450 Kg/cm2
Figura. 2.3.8 - Tronco de Abeto (Fuente: Google)
Durabilidad:
o Hongos: Poco durable a sensible
Madera Caoba Propiedades mecánicas:
o Densidad media: 560 kg/m 3
o Resistencia a la flexión estática: 850 kg/Cm 2
o Resistencia a la compresión: 460 kg/Cm 2
o Módulo de elasticidad: 90 000 kg/Cm 2
Impregnabilidad:
o La albura es de Medianamente a poco impregnable.
o El duramen no es impregnable.
Durabilidad:
o Muy resistente a los hongos.
Características de mecanización:
o Acabado: No hay problemas, menos con barnices de poliéster que pueden
dar problemas.
o Aserrado: Sencillo, se hace sin dificultades.
o Clavado y atornillado: Sin dificultades.
o Secado: Secado sin dificultad, rápido y sin apenas fallos.
o Cepillado, fresado o torneado: sin dificultad ninguna.
o Encolado: sin problemas
Madera de Roble Europeo Propiedades mecánicas:
Resistencia a flexión estática: 1070 kg/cm2
Módulo de elasticidad: 115.000 kg/cm2
Resistencia a la compresión: 580 Kg/cm2
Figura. 2.4.9 - Tronco de Caoba (Fuente: Google)
Figura. 2.5.9 – Arnol Roble (Fuente: Google)
Resistencia a la tracción paralela 1070 Kg/cm2
Impregnabilidad:
Albura: Impregnable.
Duramen: No impregnable
Durabilidad:
o Muy resistente a los hongos.
Características de mecanización:
Aserrado: Sin problemas, salvo la dureza.
Secado: Lento
Riesgo de colapso y cementado.
Cepillado: Las propias de su dureza .
Encolado: Problemas con colas alcalinas y colas ácidas.
Clavado y atornillado: Fácil salvo las dificultades que presenta su dureza.
Acabado: Riesgo de reacción con productos ácidos.
2.3.1.2 LOS POLIMEROS Y SUS PROPIEDADES Los polímeros se definen como macromoléculas que se obtienen por la unión de
una o más moléculas pequeñas repetidas a lo largo de una cadena. La unidad que
se repite en el polímero es el monómero y la reacción por la que se forman es la
reacción de polimerización.
Propiedades Químicas • Elasticidad
• Reflectante
• Resistencia
• Dureza
• Fragilidad
• Opacidad, transparencia o translucidez
• Maleabilidad Figura. 2.3.10 - Polímeros (Fuente: Google)
Propiedades Térmicas Es un material aislante son aquellos que debido a sus propiedades ofrecen
resistencia al paso de energía térmica o eléctrica. Esta habilidad para impedir,
detener o reducir el paso de energía viene relacionada al coeficiente de
conductividad, una propiedad de único valor en cada material.
Propiedades Mecánicas
• La resistencia; que se relaciona con la firmeza de un polímero frente a la
presión ejercida sobre ellos sin sufrir cambios en su estructura.
• La dureza; que es la capacidad de un polímero de oposición a romperse.
• La elongación; es la capacidad de un polímero de estirarse sin romperse
cuando se ejerce una presión externa.
PROPIEDADES SEGÚN SU TIPO DE POLIMERO
Policloruro de polivinilo
El policloruro de vinilo (PVC) es el polímero que ocupa el
tercer lugar en el mercado de producción de plásticos a
escala mundial, debido al gran número de compuestos y
derivados que se pueden obtener de él.
Estructuralmente el PVC es similar al polietileno, con la
diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está
sustituido por un átomo de cloro. Es producido por medio de una polimerización
por radicales libres del cloruro de vinilo (fórmula química CH 2 =CHCl).
Algunas propiedades del PVC hacen que ocupe un lugar privilegiado dentro de los
plásticos, estos son: es ligero, inerte, inocuo, resistente al fuego (no propaga la
llama), impermeable, aislante (térmico, eléctrico y acústico), de elevada
transparencia, fácil de transformar (por extrusión, inyección, calandrado, prensado,
recubrimiento y moldeo de pastas), además de que es reciclable. Estos materiales
Figura. 2.3.11 - PVC, Termoplástico (Fuente:
Google)
pueden estirarse hasta 4.5 veces su longitud original, tiene densidad de 1.3 a 1.6
g/cm3
Propiedades químicas
• Resistencia a los ácidos: Tiene muy buena resistencia a los ácidos débiles y buena para los fuertes.
• Resistencia a los álcalis: Tiene muy buena resistencia a los álcalis fuertes y débiles.
• Resistencia a los disolventes orgánicos: Tiene una resistencia media a los disolventes orgánicos.
• Absorción de agua:
• Su resistencia frente a la oxidación a 500 ºC es muy pobre.
• Observaciones:
• Tiene muy buena resistencia al agua, tanto dulce como salada. Se trata de un material inflamable. Su resistencia a la radiación UV es muy buena, tanto el PVC rígido como el flexible
Nylon
El nylon es un polímero sintético que pertenece al
grupo de las poliamidas. Es una fibra manufacturada la
cual está formada por repetición de unidades con
uniones amida entre ellas. Las sustancias que
componen al nylon son poliamidas sintéticas de cadena
larga que poseen grupos amida (-CONH-) como parte
integral de la cadena polimérica. Existen varias
versiones diferentes de Nylons siendo el nylon 6,6 uno de los más conocidos.
Propiedades físicas
Estructurales: Las poliamidas son polímeros lineales y, por consiguiente,
materiales termoplásticos. Dichos polímeros cristalizan y mantienen una alta
atracción intermolecular.
Cristalinidad: Los homopolímeros de poliamida lineal consisten en fases cristalinas
y amorfas. Comercialmente se estima una mezcla del 40 al 50% en peso de fase
Figura. 2.3.12 - Distribución de los radicales en las cadenas
(Fuente: Google)
cristalina. La macroestructura de volúmenes de poliamidas es usualmente no
orientadas y esféricas.
Solubilidad: en general, los homopolímeros de poliamidas alifáticas son insolubles
en solventes orgánicos comunes a temperatura ambiente.
Polipropileno
El Polipropileno es un termoplástico que es obtenido por la polimerización del
propileno, subproducto gaseoso de la refinación del petróleo. Todo esto
desarrollado en presencia de un catalizador, bajo un cuidadoso control de
temperatura y presión.
Propiedades físicas
• La densidad del polipropileno, está comprendida entre 0.90 y 0.93 gr/cm3.Por se tan baja permite la fabricación de productos ligeros.
• Es un material más rígido que la mayoría de los termoplásticos. Una carga de 25.5 kg/cm2, aplicada durante 24 horas no produce deformación apreciable a temperatura ambiente y resiste hasta los 70 grados C.
• Posee una gran capacidad de recuperación elástica.
• Tiene una excelente compatibilidad con el medio.
• Es un material fácil de reciclar
• Posee alta resistencia al impacto. Propiedades químicas
• Tiene naturaleza apolar, y por esto posee gran resistencia a agentes químicos.
• Presenta poca absorción de agua, por lo tanto, no presenta mucha humedad.
• Tiene gran resistencia a soluciones de detergentes comerciales.
• El polipropileno como los polietilenos tiene una buena resistencia química pero una resistencia débil a los rayos UV (salvo estabilización o protección previa).
• Punto de Ebullición de 320 °F (160°C)
• Punto de Fusión (más de 160°C)
Poliestireno
El Poliestireno se designa con las siglas PS.,
estructuralmente, es una cadena larga de carbono e
hidrógeno, con un grupo fenilo unido cada dos
átomos de carbono. Es producido por una Figura. 2.3.13 - Formula del poliestireno (Fuente: Google)
polimerización vinílica de radicales libres a partir del monómero de estireno. A
temperatura ambiente, el poliestireno es un sólido termoplástico que puede ser
derretido a altas temperaturas para moldearlo por extrusión y después solidificarlo.
Dentro de las propiedades que presentan estos compuestos, se encuentran:
• Color transparente (sólo el GPPS, el HIPS es blancuzco opaco)
• Baja resistencia al impacto (aunque algunos grados de HIPS llamados SHIPS alcanzan resistencias al impacto que les hace competitivos con resinas de ingeniería para partes que no demandan demasiadas propiedades de resistencia)
• Muy baja elongación
• Buen brillo
• Liviano
• Puede ser procesado en un amplio rango de temperaturas
• Elevada fuerza de tensión
• Resistente a químicos inorgánicos y al agua
• Soluble en hidrocarburos aromáticos y purificados
• Propiedades eléctricas sobresalientes
• Densidad 1050 kg/m3
• Conductividad eléctrica (σ ) 10-16 S/m
• Conductividad térmica 0.08 W/(m·K)
•
Acetato de polivinilo
El acetato de polivinilo es conocido por sus siglas
como PVA, éste es un polímero el cual se obtiene
mediante la polimerización del acetato de vinilo,
por lo tanto, se considera como un polímero
secundario sintético
El acetato de polivinilo es un polímero amorfo, no
uno cristalino. El más duro de los ésteres de
polivinilo, ofrece buena adhesión a la mayoría de
superficies. A diferencia de algunos otros
termoplásticos, no se volverá amarillo. El acetato de polivinilo no es aglutinante, lo
que lo convierte en insoluble, y se lo puede disolver en muchos disolventes
distintos del agua. Una formulación de secado lento combina 5 a 15 por ciento de
Figura. 2.3.14 - Formula Acetato de Polivinilo (Fuente: Google)
acetato de polivinilo con alcohol etílico (etanol). Un homólogo de secado rápido
combina la misma cantidad de acetato de polivinilo con acetona (dimetil cetona)
La densidad es de 1,19g/cm3 y su índice de refracción 1,47. Es atáctico y no
cristaliza (amorfo). Los polímeros estereorregulares no se han ofrecido
comercialmente. Es transparente si está libre de emulsificante. Su parámetro de
solubilidad, d=19,4(MJ/m3)0,5; lo disuelven el benceno (d=18,8) y la acetona
(20,4)
Los polímeros de bajo peso molecular son frágiles, pero se hacen como goma
cuando se mastican y de hecho se utilizan en las gomas de mascar.
2.3.1.3 LOS METALES Y SUS PROPIEDADES
Propiedades Físicas • La ductilidad es la propiedad que
poseen los metales para
moldearse, estirarse y cambiar de
forma sin que su composición se
vea alterada al encontrarse bajo
una fuerza de tracción.
• La maleabilidad que posibilita crear láminas de metal a medida que se
ejerce una alta compresión sobre este elemento, sin que se rompa o
quiebre.
• La tenacidad de la que gozan los metales y que les permite ser duros y
resistentes, por lo que presentan una alta resistencia cuando se desean
romper o cuando reciben golpes u otro tipo de fuerzas. Incluso, los metales
ofrecen una alta resistencia a ser rayados.
Propiedades Químicas • Formación de cationes
• Actúan como agentes reductores
• Formación de compuestos iónicos
Figura. 2.3.14 - Metales (Fuente: Google)
Propiedades Mecánica La propiedad física que poseen los metales de resistencia mecánica sin sufrir
cambios físicos. Es decir, la capacidad de resistir a diferentes tipos de fuerzas
como la torsión, flexión o tracción.
Propiedades Térmicas Algunos metales también pueden ser forjados, es decir, modificar su forma por
medio de altas temperaturas, o soldarse y formar un solo cuerpo tras la unión de
varias piezas.
PROPIEDADES SEGÚN SU TIPO DE METAL
Aluminio
Propiedades físicas
• El aluminio es un metal ligero, con una
densidad 2.7 veces mayor que la del
agua.
• Su punto de fusión es más bien bajo, en
torno a los 660ºC.
• Su color es blanco y brillante, con
propiedades óptimas para la óptica.
• Posee una buena conductividad
eléctrica, que se encuentra entre los 34
y 38 m/Ω mm^2, así como también tiene
una gran conductividad térmica (de 80 a 230 W/ m.K).
• Es resistente a la corrosión, gracias a la capa protectora característica de
óxido de aluminio, resiste a los productos químicos, puede estar expuesto a
la intemperie, al mar, etc.
• Es el tercer elemento en cuanto a abundancia en la corteza terrestre, por
detrás del oxígeno y el silicio.
• Es un material fácilmente reciclable, sin un elevado coste.
Propiedades químicas
• Densidad: 2,70 g/cm3 a 20 ºC (1,56 oz/in3 a 68 ºF)
• Punto de fusión: 660 ºC (933 K)
• Punto de ebullición: 2467 ºC
• Calor específico: 0,92 J/g K (0,22 cal/ g ºC)
• Calor latente de fusión: 395·103 J/kg
• Calor latente de ebullición: 9220·103 J/kg
Figura. 2.3.15 - Aluminio (Fuente: Google)
• Conductividad eléctrica: 37,8·106 S/m (siemens por metro)
• Conductividad térmica: 209-230 W/m · K
• Coeficiente de dilatación lineal: 2,4·10-5 ºC-1
Propiedades mecánicas
A temperatura ambiente, la resistencia a la tracción (150 ÷ 450 Mpa), el límite
elástico (100 ÷ 300 Mpa) y el módulo de elasticidad (69 ÷ 73 Gpa) son moderados,
y las durezas algo bajas, en general no adecuadas para soportar grandes
presiones superficiales; la resistencia a la fatiga es aceptable (si un límite de fatiga
definido) y la resiliencia es normalmente elevada excepto para los aluminios más
resistentes (Al-Cu y Al-Zn). El comportamiento a temperaturas elevadas es
escaso: a partir de 100 ÷ 150 o C según las aleaciones, la fluencia comienza a
manifestarse de forma acusada y disminuyen considerablemente las propiedades
mecánicas (resistencia a la tracción, límite elástico y dureza) y, a partir de 350 o C
la resistencia sólo se mantiene en valores residuales; en el intervalo 200 ÷ 300o C,
el mejor comportamiento mecánico se halla en los grupos Al-Cu y Al-Mg. En
cambio, las propiedades a bajas temperaturas son excelentes, la resistencia
aumenta y la resiliencia, el límite elástico y el alargamiento se mantienen hasta
temperaturas operativas de –195o C.
Acero
Propiedades físicas
• Alta resistencia
• Peso ligero
• Durabilidad
• Ductilidad
• Resistencia al óxido.
Propiedades químicas
Las propiedades químicas y la estructura del acero inoxidable cambian y puede
optimizarse utilizando aleaciones.
Propiedades Mecánicas
• Plasticidad: Es la capacidad que tiene el acero de conservar su forma
después de ser sometido a un esfuerzo.
Figura. 2.3.16 - Acero (Fuente: Google)
• Fragilidad: La fragilidad es la facilidad con la que el acero puede ser roto al
ser sometido a un esfuerzo.
• Maleabilidad: La maleabilidad es la facilidad que tiene el acero para ser
laminado. De esta manera, algunas aleaciones de acero inoxidable tienden
a ser más maleables que otras.
• Dureza: La dureza es la resistencia que opone un metal ante agentes
abrasivos. Mientras más carbón se adiciones a una aleación de acero, más
duro será.
• Tenacidad: La tenacidad es el concepto que denota la capacidad que tiene
el acero de resistir la aplicación de una fuerza externa sin romperse.
TIPOS DE ACERO INOXIDABLE
Acero inoxidable austenítico
El acero inoxidable austenítico tiene una alta ductilidad y una resistencia a la
tracción relativamente alta. Normalmente se compone de aproximadamente 16 a
20 por ciento de cromo y aproximadamente 10 por ciento de níquel. El acero
inoxidable austenítico es el más utilizado y representa aproximadamente el 70 por
ciento de todo el acero inoxidable.
Acero inoxidable martensítico
Este tipo de acero tiene recibe su nombre porque la estructura de cristal
martensítico se ha endurecido intensamente. Debido a la enorme cantidad de
carbono, el acero inoxidable martensítico es extremadamente duro, pero también
algo frágil. Además, el material valioso es magnético. Se utiliza para instrumentos
quirúrgicos y cuchillas, así como para ejes y husillos.
Acero inoxidable ferrítico
Este tipo de acero es ferromagnético por naturaleza, tiene una ductilidad
relativamente alta y se usa comúnmente en la fabricación de utensilios de cocina.
Aproximadamente de 10 a 27 por ciento de cromo y hierro son componentes de la
aleación. Además, el níquel está apenas contenido, pero el titanio se agrega
fácilmente. Debido a que la proporción de cromo y níquel es tan baja, el acero
inoxidable ferrítico es propenso a la oxidación, pero también es más barato, en lo
que respecta al precio.
Acero inoxidable dúplex
Este tipo de acero inoxidable se usa en un ambiente de cloro y sulfuro y es menos
susceptible a la corrosión. Esta es una mezcla de acero ferrítico y austenítico, la
proporción suele ser 50:50 o 60:40. Los componentes principales son cromo y
molibdeno. El níquel se incluye a veces, pero en pequeñas cantidades. A menudo
incluso sin él. El acero inoxidable dúplex se utiliza en instalaciones de producción
de petróleo y gas y en instalaciones marinas. Este tipo de acero inoxidable es
extremadamente resistente a la oxidación.
Cobre
Propiedades físicas
• Color: rojizo-marrón
• Conductividad: excelente tanto para el
calor como la electricidad
• Ductilidad bastante
• Altamente maleable
• No es magnético
• Es bastante duro, lo que lo hace bueno
para herramientas
• Se puede unir fácil mediante soldadura
• Es antibacteriano. Lo que es lo mismo que
decir que es higiénico y perfecto para el
trabajo en hospitales.
• Se puede reciclar fácilmente
• Es un catalizador estupendo. Es decir, es una sustancia que puede acelerar
una reacción química y hacerla mucho más eficiente
Propiedades químicas
• Dureza Mohs; 3,0
• Punto de fusión; 1.083 grados centígrados
• Punto de ebullición; 2.595 grados centígrados
• Densidad; 8,9 g.cm3 a 20 grados centígrados
Figura. 2.3.17 - Cobre (Fuente: Google)
2.4 DISEÑO DEL MESABANCO PARA ALUMNOS DE LICENCIATURA
(INNOVADOR DE ACUERDO A SUS NECESIDADES EN EL AULA)
En términos generales, la innovación busca mejorar más que nada la organización
para poder desempeñar sus funciones de la manera más adecuada o viable
posible, con el fin último de cumplir sus objetivos y su razón de ser, que es la de
satisfacer a los clientes, en este caso, el alumnado al que irá dirigido el prototipo,
así como también consumidores y usuarios.
Esto por supuesto implica entregar un mayor valor (calidad-precio), que siempre
debe ser analizado desde el punto de vista del cliente, el consumidor. Dentro de
este proyecto, el punto de vista de los clientes es una adición a las alternativas
actualmente disponibles, sin embargo, para las empresas, los nuevos productos
son aquellos que son calificados con el adjetivo de 'diferentes' que pueden
representar grandes modificaciones de las ya existentes, réplicas de competencia,
adquisiciones, o aquellos calificados como verdaderamente innovadores.
Hay tres grandes categorías donde se clasifican los nuevos productos, en primera
instancia aquellos que son verdaderamente novedosos, es decir, productos por los
cuales hay una necesidad totalmente insatisfecha y la competencia directa no
logra satisfacer.
La segunda sería aquella dirigida a las sustituciones o mejoras, que en pocas
palabras son la reposición de productos existentes con una diferencia sumamente
significativa del artículo. Y por último, están los productos de imitación, que son
aquellos que son nuevos para la empresa pero no para el mercado que los
conoce.
En este específico caso, el producto a presentar cumple con la primera categoría,
la cual se decanta por un producto por el cual ya hay una necesidad insatisfecha y
el producto que ya existe no cumple con las necesidades del usuario y los
sustitutos tienen características sumamente similares.
En este preciso proyecto es importante tomar en cuenta la innovación del
producto, ya que, al diseñar una nueva estación de estudio, debe mejorarse la
calidad del mismo, utilizando así nuevas características que le distingan de las
previamente existentes para así tener una razón suficiente del por qué cambiarlos.
El diseño industrial busca más que nada crear objetos para hacerlos útiles,
prácticos o bien, atractivos visualmente, con la mera intención de satisfacer las
necesidades humanas, adaptando objetos e ideas no solo en forma, sino también
en las funciones de éstos últimos, su concepto, contexto y escala, buscando lograr
la innovación.
Sintetiza conocimientos, métodos, técnicas, creatividad y tiene como meta la
concepción de objetos de producción industrial, atendiendo funciones, cualidades
estructurales, formales y estéticas, así como todos los valores y aspectos que
hacen a su producción, comercialización y utilización, teniendo al ser humano
como usuario.
En conjunto todos éstos factores son los que llevarán en este proyecto a la
creación de una nueva estructura del mesabanco que sea ergonómicamente
cómoda y optimice su manejo.
Diseño centrado en el usuario: es necesario tener un conocimiento previo del
comportamiento, necesidades y antropometría, que es el estudio de las
proporciones y medidas del cuerpo humano, para poder determinar los
requerimientos de diseño que son necesarios para la conceptualización y
producción del objeto.
Se tomará en cuenta la factibilidad de aprendizaje, que es la interacción óptima del
usuario con el producto a desarrollar, utilizando menos tiempo para aprender su
uso y teniendo un contacto con una solución que sea sencillamente manejable. Y
por otro lado, la factibilidad de uso, que es aquella factibilidad con la que el usuario
hace uso del producto final sin que le cueste su adaptación.
La psicología del color puede parecer algo insignificante y sin importancia, pero de
hecho puede resultar todo lo contrario, el color es un factor de gran relevancia en
el diseño de nuevos productos ya que puede lograr grandes influencias
psicológicas y emocionales en el usuario. El uso adecuado del color en los
objetos, en este caso en el diseño de un espacio de estudio, puede tener una
influencia positiva en el usuario ya que puede influir en su estado de ánimo. Es por
estas razones que hay que tener en cuenta el significado de cada color y saber
aplicarlo al diseño.
2.5 DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORA (AUTOCAD)
Figura.2.5.1- Modelo Mesabanco “Realistic” (Fuente: Propia)
Figura.2.5.2 - Modelo Mesabanco "Shaded with edge" (Fuente propia)
Figura. 2.5.3 - Modelo Mesabanco "2D Wireframe"
2.5.1 PLANOS DE FABRICACION DEL MESABANCO PARA ALUMNOS
DE LICENCIATURA.
Figura. 2.5.1.1 - Plano de Fabricación Vista Lateral (Fuente: Propia)
Figura. 2.5.1.2 - Planos de Fabricación Vista Superior (Fuente: Propia)
Figura.2.5.1.3 - Planos de Fabricación Vista Trasera (Fuente: Propia)
CAPITULO III
METODOLOGÍA
CAPITULO III
3. Metodología El proceso de investigación se llevó a cabo mediante una serie de pasos
consecutivos, el cual el equipo de trabajo organizo en un diagrama de flujo, donde
se tiene control y clara visualización gracias a que en este tipo de esquema se
emplea una serie de figuras geométricas que representan cada paso y como se
conectan entre sí estableciendo el recorrido del proceso.
3.1 Diagrama de flujo
3.2 Descripción de etapas
3.2.1 Asignación de proyecto El profesor realizo la entrega de algún material por hacer a cada equipo,
estos materiales eran de ámbito escolar, materiales de cotidianidad
utilizados tanto por estudiantes como profesores, asignando una fecha de
entrega del proyecto, este proyecto consiste en teniendo nosotros ya
conocimiento previo de las propiedades de diferentes materiales
aplicaríamos estos conocimientos para poder elegir cierto material
adecuado para el objeto que a nosotros se nos asignó, entregando un
reporte, un prototipo y una presentación.
3.2.2Revisión bibliográfica La base fundamental y pilar de la bibliografía utilizada fue el libro “Ciencia e
ingeniería de los materiales” Sexta edición (Askeland) al igual que
“Introducción a los materiales” (Callister, 2000), teniendo como base estos
libros fue fácil la obtención de la mayoría de información que
necesitábamos para nuestro proyecto, esto quiere decir que se utilizó
también otras fuentes como el internet, que jugo un papel clave para
obtener información como precios, todo el mercado que gira alrededor de
nuestro objeto, imágenes y otras aspectos que en conjunto con la
información del los libros nos formo una atmosfera fácil para armar el
proyecto.
3.2.3 Investigación referente a mesabancos Teniendo los conocimientos previos como lo son que tipo de materiales
existentes y las ventajas y desventajas de cada uno empezamos a
investigar un poco sobre el mesabanco, la forma de realizarlos, para que
sirve cada detalle que a veces pasamos por alto, los costos que conlleva
utilizar cierto material para el mesabancos, también los diferentes modelos
de mesabancos que existen para poder tomar de cada uno las partes
beneficiosas para armar uno desde cero, teniendo como base un equilibrio
en costo-calidad.
3.2.4 Realizar boceto Teniendo las características generales y principales de nuestro mesabanco
se procedió a dibujar a mano bocetos de nuestro mesabanco ideal, el
primer boceto se entregó al profesor después el boceto su base
fundamental fue algunas normas de seguridad por las cuales el
mesabancos debe de ser armado, después se le agrego todo lo que le daría
comodidad y al final teniendo ya todos estos componentes se pensó en la
manera de que en conjunto los elementos trabajaran armónicamente y es
aquí donde la estética entro que a pesar de ser el ultimo aspecto a tomar no
deja de ser muy importante. Para que el boceto tuviera las medidas
correctas y sin ningún error se traslado todo a AutoCAD donde pudimos
mejorar todos los errores que al momento de dibujarlos en el programa en
cuanto a diseño no concordaban con algunas potras cosas, aquí el aspecto
técnico que nos da AutoCAD nos ayudó mucho.
3.2.5 Investigar propiedades de los materiales El propileno, también llamado propeno, es un hidrocarburo con tres átomos
de carbono y un doble enlace cuya fórmula es H2C=CH–CH3. Por
polimerización del propileno se obtiene polipropileno, un polímero que por
sus propiedades entra dentro de la categoría de los termoplásticos.
Entre las propiedades más útiles del polipropileno:
Material ligero: es uno los plásticos con menos densidad, entre 0.895 y 0.92
g/cm3.
Estructura cristalina: las formas isotácticas tiene mayor grado de
cristalinidad y mayor resistencia mecánica.
Alta resistencia mecánica
Excelente aislante eléctrico
Baja absorción de humedad: el polipropileno no se daña con el agua por la
bajísima absorción de humedad.
Alto punto de fusión: el punto de fusión del polipropileno está en torno a los
160 ºC, lo que hace que se pueda utilizar en aplicaciones de alta
temperatura a las que no se pueden utilizar otros polímeros. Para el uso
contínuo se recomienda una temperatura máxima de 100 ºC.
Resistencia química: el polipropileno es altamente resistente a la corrosión
tanto por agentes ácidos como por agentes alcalinos. También es muy
resistente a la acción de detergentes y sustancias electrolíticas.
3.2.6 Analizar los materiales según las 5 variables y elegir material Las desventajas y limitaciones del polipropileno más importantes:
Se degrada por la radiación ultravioleta.
Se degrada en contacto con hidrocarburos clorados, alifáticos y aromáticos.
Es inflamable (aunque se puede fabricar con aditivos retardantes)
A temperaturas muy bajas la resistencia a impactos disminuye
considerablemente (temperatura de transición vítrea entre -10 y -20 ºC).
El aluminio es un metal muy ligero con un peso específico de 2,7 g/cm3, un
tercio el peso del acero. Su resistencia puede adaptarse a la aplicación que
se desee modificando la composición de su aleación.
El aluminio genera de forma natural una capa de óxido que lo hace muy
resistente a la corrosión. Los diferentes tipos de tratamiento de superficie
pueden mejorar aún más esta propiedad. Resulta especialmente útil para
aquellos productos que requieren de protección y conservación.
El aluminio es un excelente conductor del calor y la electricidad y, en
relación con su peso, es casi dos veces mejor conductor que el cobre.
El aluminio es un buen reflector tanto de la luz como del calor. Esta
característica, junto con su bajo peso, hace de él el material ideal para
reflectores, por ejemplo, en la instalación de tubos fluorescentes, bombillas
o mantas de rescate.
El aluminio es dúctil y tiene una densidad y un punto de fusión bajos. En
situación de fundido, puede procesarse de diferentes maneras. Su
ductilidad permite que los productos de aluminio se fabriquen en una fase
muy próxima al diseño final del producto.
El aluminio es cien por cien reciclable sin merma de sus cualidades. La
recuperación del aluminio al final de su vida útil necesita poca energía. El
proceso de reciclado requiere sólo un cinco por ciento de la energía que fue
necesaria para producir el metal inicial. Con el aluminio reciclado podemos
volver a fabricar los mismos productos de los que procede.
3.2.7 Entrega del documento y del prototipo Tras la completa realización del proyecto, el día 26 de mayo de 2020, es menester
mencionar que es entregado tanto el documento, como la presentación hecha en
Powerpoint del mismo, cuyo contenido está enteramente orientado a investigación
y realización de un mesabanco, por otro lado, de igual manera se entregan las
fotografías del prototipo realizado para la presentación visual de dicho proyecto.
Capitulo IV
ANALISIS DE RESULTADOS
4.1 Análisis de Seguridad Los materiales deben ser ergonómicos para no causar problemas de salud por
mantener una misma postura la mayor parte del tiempo, así mismo facilitará el
efectuar mantenimiento al mesabanco y reducirá el número de movimientos
realizados por el usuario, por otro lado, no debe ser pequeño a comparación con
el usuario, debido a que causa mucha inestabilidad e incomodidad, el objetivo es
solucionar estas cosas con nuestro prototipo. Asimismo el usuario debe tener
siempre una buena postura, misma que será apoyada por el diseño del prototipo,
ya que la mayor parte de las veces, los problemas de salud, que son dolores de
cabeza, de mandíbula, dolores musculares, hernia de disco, pinzamiento,
reducción de la función pulmonar y hasta dolores gastrointestinales, es
impresionante la cantidad de cosas que se generan por una mala postura al
sentarse, apoyada por un mal diseño.
4.2 Análisis de Propiedades Prácticamente cada objeto de nuestra vida cotidiana está fabricado con
algún material tomando en cuenta sus características mecánicas; muchos
materiales cuando están en uso se someten a cargas y fuerzas pues es
necesario conocer las características del material y diseñar la pieza de tal
manera que sea lo más útil posible y de larga duración.
Algo importante de recordar es que hoy en día cualquier ingeniero puede
consultar las propiedades materiales en un libro o buscar en una base de
datos un material que cumpla las especificaciones del diseño, pero la
habilidad de innovar e incorporar materiales de manera segura en un diseño
tiene sus orígenes en una comprensión de como manipular las propiedades
y la funcionalidad de los materiales a través del control de la estructura y de
las técnicas del procesamiento del material.
4.3 Análisis de Funcionalidad Mediante un análisis funcional se busca la explicación dinámica de una
determinada conducta, o en la práctica, patrón de conductas.
Se estudia la utilidad del objeto y la forma de manejarlo.
- ¿Para qué sirve?
- ¿Cómo funciona? Instrucciones de uso, de instalación y de
movimiento.
- ¿Existe algún riesgo en su utilización? Normas de seguridad e
higiene en su uso.
- ¿Qué otros objetos podrían cumplir la misma misión? (Objetos
similares).
4.4 Análisis de Durabilidad La durabilidad de un producto se define como la vida operativa o técnica de un producto bajo unas condiciones óptimas de funcionamiento. Esta se encuentra condicionada por una serie de factores como son: los requerimientos legislativos, las dinámicas del mercado para adaptarse a las nuevas tendencias, los avances tecnológicos y la actitud y comportamiento de los consumidores. Estos factores han ido evolucionando a lo largo del tiempo y han ido estableciendo las pautas para que la durabilidad y la extensión de la vida útil de los productos se posicionen como un aspecto clave a futuro en la calidad de los productos. En la década de los años 20, tras una grave crisis económica surgió la necesidad de llevar a cabo una producción en serie de bienes y equipos para maximizar los beneficios y llevar a cabo una regeneración del empleo. Este hecho sirvió, a algunas empresas, como justificación para dar vidas más cortas a sus productos. Actualmente, con los avances que se han producido en relación a la eficiencia de los productos, esta justificación está dejando de tener validez y se está iniciando una transición hacia productos con una mayor vida útil que ostenten menor impacto ambiental.
4.5 Análisis de Costo Se consideraron los costos tanto de los materiales como del proceso,
clasificando cada uno en fijos y variables de manera que se permita
observar claramente las diferencias entre gastos e ingresos.
Para la determinación del costo de venta se utilizara la siguiente formula:
Fig. 4.1. Formula Teoría de los precios. Fuente: Propia
Con base en los factores mencionados en la formula, se determina el
porcentaje de utilidad. Se agrega el porcentaje de utilidad al 100%. Y a
continuación se multiplica el porcentaje final por el costo del producto. Eso
te dará el precio de venta para tu producto.
Además de esto es indispensable considerar:
1. El mercado al que el producto va dirigido.
2. La oferta de los competidores.
3. Las ventajas y desventajas del producto.
4. La utilidad, durabilidad
4.6 Matriz de Decisión
VARIABLES ACERO (ALUMINIO 6061)
MADERA (ROBLE)
PLASTICO (POLIPROPILENO)
Seguridad Es seguro Es seguro Es seguro Propiedades • Buena
resistencia mecánica
• Buena resistencia a la corrosión
• Buena maquinabilidad
• Buena soldabilidad
• Densidad aparente al 12% de humedad 770 kg/m3
• Madera pesada.
• Dureza (Chaláis-Meudon) 5,8 madera semidura.
• Resistencia a flexión estática: 1070 kg/cm2
• Módulo de elasticidad: 115.000 kg/cm2
• Resistencia a la compresión: 580 Kg/cm2
• Ligero
• Aislante (térmico, eléctrico y acústico)
• Fácil de transformar (por extrusión, inyección, calandrado, prensado, recubrimiento y moldeo de pastas)
• Una carga de 25.5 kg/cm2, aplicada durante 24 horas no produce deformación apreciable a temperatura ambiente.
• Es un material fácil de reciclar
• Posee alta resistencia al impacto.
Funcionabilidad
Sus propiedades mecánicas lo hacen lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones, especialmente indicado para materiales de construcción, eléctricos, tuberías y productos recreativos.
Carpintería de huecos y revestimientos, interior : : Puertas, ventanas, cercos, tarima, parquet, frisos, molduras, escaleras. Carpintería de armar tradicional. Chapas decorativas. Tablero alistonado. Toneles y barricas
Sus variadas propiedades le permiten tener aplicaciones tan variadas como:
• Autopartes
• Baldes, recipientes, botellas
• Muebles
• Juguetes
• Películas para envases de alimentos
• Fibras y filamentos
• Bolsas y bolsones
• Fondo de alfombras
• Pañales, toallas higiénicas, ropa
Durabilidad Es una aleación resistente a la corrosión, a losgolpes de
A partir de aplicar tratamientos adecuados, la
madera es durable.
Es un material duradero, se debe cuidar de no rayar, para no afectar su aspecto.
Costos $2.30-$2.70 / Kilogramo
$42/pie madera ya estufada, lista para trabajarse
Precio por kg US1.00-USD 7.00/ Kilogram
Después de una investigación de posibles materiales a utilizar, se eligieron los 3
mencionados: Roble, polipropileno y aluminio 6061.
Se eligieron dos materiales viables para este proyecto: Aluminio 6061 y
Polipropileno ya que al analizar las variables encontramos mayores beneficios,
además de estética; en la variable de propiedades se puede observar que
tenemos al polipropileno fácil de moldear y resistente a impactos, por otro lado el
aluminio 6061 se vio como un excelente complemento y soporte de por su
resistencia mecánica, a la corrosión y su buena soldabilidad. La variable de
funcionalidad se cumple debido a que el material se utiliza en muchos otros
objetos por ello se puede verificar su funcionalidad en este proyecto. En cuanto a
la variable de durabilidad, ambos dependen del cuidado que se les dé.
Se utilizara polipropileno para la parte de la silla, la mesa además de en los
detalles como las perillas de los cajones, y se utilizara aluminio 6061 para la base
del mesabanco y las patas de la silla, tomando en cuenta que nos garantiza mayor
resistencia.
4.7 Análisis por parte del equipo acerca de las decisiones tomada Se realizó un análisis a fondo sobre las decisiones que nos llevaron a tener
nuestro prototipo e investigación para encontrar tanto fortalezas y debilidad en
nuestro equipo y forma de trabajar, percibimos una falta de organización en cuanto
la repartición de trabajo ya que hubiera sido mucho mejor un análisis de cada
integrante para saber si era apto para realizar cierta cosa, a esto no nos referimos
a que no lo puedan realizar pero cada integrante tiene ciertas habilidades que lo
hacen mejor candidato para hacer cierto tipo de cosa como el maneo de
información, manejo de algún programa, etc..
A pesar de lo anterior mencionado no hubo alguna decisión tomada que afectara a
todo el trabajo, nuestro equipo funciona bien, la organización que tenemos para
trabajar, los tiempos que nos tomamos, el debate sobre algunas cosas, toda
decisión tomada siempre es tomada democráticamente y siempre viendo por el
bien del equipo y del trabajo.
CAPITULO V
DISEÑO Y FABRICACIÓN
DEL PROTOTIPO
5. Diseño y fabricación del prototipo El diseño que se realizo fue hecho a base de las necesidades que los alumnos
manifestaron que tenían y lo que no les gustaba de los mesabancos tradicionales,
en este caso se creó un diseño en AutoCAD donde se presenta un proyecto
innovador y que a los alumnos les encantara.
Este diseño pasa de ser solo uno a dos objetos pues ahora la silla no va pegada a
la mesa, en cuestión de la mesa, cuenta con una paleta reclinable donde podrán
ajustarla en la posición que lo deseen y de la manera que lo necesiten para poder
realizar sus trabajos diarios sin ninguna incomodidad sobre si la mesa está muy
abajo o muy arriba o si no está inclinada o lo está demasiado, además esta mesa
es muy amplia y tendrá el lugar suficiente para las cosas que se necesiten, con los
mesabancos tradicionales por lo regular solo se puede tener una libreta encima
mientras que con este nuevo diseño se podrá tener la laptop, la libreta, los
lapiceros necesarios y no se tendrá ningún problema con el espacio.
Además cuenta con un cajón en la parte de inferior para guardar los artículos
personales, como suele ser el desayuno, la laptop, libretas, etc., evitando que
esas mismas cosas que no se ocupan en el momento quiten especio en la parte
superior de la mesa.
Respecto a la silla, se trata de un modelo giratorio, con un respaldo reclinable, en
la parte inferior se cuenta con 4 ruedas locas, las cuales permiten desplazarse
muy fácilmente por el aula, además esta silla tiene un acolchonado que hace
bastante cómodo el estar sentado así ya sea por largas horas.
5.1 Planos a escala del prototipo Al tratarse de un diseño de un mesabanco la escala tuvo que ser de reducción
pues hacerla de tamaño real llevaría bastante tiempo y dinero ya que es algo
bastante laborioso y también hablando en medidas reales es un objeto grande y
complejo, en este caso la mesa tuvo una escala de 1:6 y la silla tuvo una escala
de 1:5.
A pesar de que el prototipo es algo pequeño es bastante claro y se puede
visualizar sin ningún problema cada una de las partes que lo componen y se
puede demostrar su funcionamiento de cómo sería realmente.
Fig. 5.1.1 Medidas
Fig. 5.1.2. Vista frontal/escritorio
5.2 Proceso de fabricación Primeramente para llevar a cabo el prototipo el equipo platico sobre todas las
desventajas que los mesabancos tradicionales tienen en la actualidad, que partes
se podían trabajar, que se le podía implementar o que se le podía quitar, se llegó
a la conclusión que un diseño totalmente nuevo sería la mejor opción, entonces se
comenzó a trabajar con una lluvia de ideas y finalmente de la idea se proyectó en
el programa de AutoCAD.
Consiguiente se llevó a cabo la construcción del prototipo, para la mesa lo primero
fue la elección del material, que en este caso no fue el ideal, fue de lámina pues
era lo que se tenía a la mano el material con el que se elaboro fue;
• Perfil PTR calibre 14
• Perfil unicanal de 1 1/4”
• Lámina calibre 14
• Bisagras cuadradas de 1”
• Perfil PTR de 1” calibre 14
• Aplicación de Soldadura 6013 3/32
Después de escoger los materiales adecuados se procedió a cortar el perfil PTR
de 4 “ para dar forma según diseño después se sacó la medida de la lámina para
soldarla, después se hizo el cajón con las medidas de 1 1/4” x 1” con el perfil PTR
de 1 1/4” para que entrara en el unicanal y deslizara simulando el funcionamiento
del cajón después se hizo el corte para el cajón, se soldó el unicanal en la
apertura y después de eso se cortaron las tapas laterales, se soldaron, y
posteriormente se colocaron las bisagras con la lámina superior simulando la
paleta retráctil, se pulió y finalmente se pintó.
Para la silla que fue hecha caseramente se utilizó;
• Un rímel
• Crayolas
• Una tapa de plástico
• Cartón
• Hojas negras
• Pegamento
Después de la elección del material se comenzó a forrar cada una de los
materiales como fueron, las crayolas, el cartón, el rímel y la tapa con las hojas
negras, después se pegaron 4 pedacitos de crayolas pequeñas a las 4 más
grandes simulando las patas con ruedas, enseguida se pegó el rímel a las
crayolas simulando los tubos giratorios, en lo que eso pegaba, se prosiguió a
poner el cartón a la rueda simulando el asiento y el respaldo, finalmente se juntó
esa parte con la de abajo y quedo listo.
5.3 Material del prototipo El prototipo es importante porque con él es posible verificar la forma, ajuste y
función del producto. Además, proporciona ciertas ventajas como:
• Reducción del tiempo de desarrollo.
• Se reducen los errores costosos.
• Reducir al mínimo los cambios en ingeniería.
• Optimizar la vida útil del producto añadiendo las características necesarias
y eliminando funciones innecesarias del diseño inicial.
Y para que estas ventajas sean visibles, escoger el material adecuado para su
fabricación será primordial, en esta ocasión el aluminio parece se una buena
opción.
Aluminio
Es un metal que está presente en grandes cantidades en nuestro planeta. es
empleado en numerosos sectores de la industria gracias a sus propiedades. Su
tenacidad, maleabilidad y ductilidad lo convierten en un material muy apreciado
para la fabricación de diversos tipos de productos.
Se puede trabajar fácilmente y obtener superficies pulidas, tolerancias ajustadas o
elementos como roscas y detalles precisos.
Material muy barato
A pesar de que se sabe que el aluminio no es el material más barato, aun así es
más económico que el latón y el acero inoxidable, de manera que con frecuencia
es la mejor opción para aplicaciones no corrosivas.
Ligero, resistente y de larga duración
El aluminio es un metal muy ligero con un peso específico de 2,7 g/cm3, un tercio
el peso del acero. Su resistencia puede adaptarse a la aplicación que se desee
modificando la composición de su aleación.
Muy resistente a la corrosión
El aluminio genera de forma natural una capa de óxido que lo hace muy resistente
a la corrosión. Los diferentes tipos de tratamiento de superficie pueden mejorar
aún más esta propiedad. Resulta especialmente útil para aquellos productos que
requieren de protección y conservación.
Buenas propiedades de reflexión
El aluminio es un buen reflector tanto de la luz como del calor. Esta característica,
junto con su bajo peso, hace de él el material ideal para reflectores, por ejemplo,
en la instalación de tubos fluorescentes, bombillas o mantas de rescate.
Muy dúctil
El aluminio es dúctil y tiene una densidad y un punto de fusión bajos. En situación
de fundido, puede procesarse de diferentes maneras. Su ductilidad permite que
los productos de aluminio se fabriquen en una fase muy próxima al diseño final del
producto.
Completamente impermeable e inodoro
La hoja de aluminio, incluso cuando se lamina a un grosor de 0,007 mm., sigue
siendo completamente impermeable y no permite que las sustancias pierdan ni el
más mínimo aroma o sabor. Además, el metal no es tóxico, ni desprende olor o
sabor.
Totalmente reciclable
El aluminio es cien por cien reciclable sin merma de sus cualidades. La
recuperación del aluminio al final de su vida útil necesita poca energía. El proceso
de reciclado requiere sólo un cinco por ciento de la energía que fue necesaria para
producir el metal inicial. Con el aluminio reciclado podemos volver a fabricar los
mismos productos de los que procede.
De esta combinación de características obtenemos productos con amplias
soluciones constructivas, que posibilitan entre otros la construcción de amplios
acristalamientos y grandes fachadas estructurales.
Las posibilidades estéticas son infinitas, perfectas y permanentes en el tiempo:
anodizados, tratamientos mecánicos, lacados color, lacados imitación madera.
Conclusión Después de haber culminado esta investigación, se concluye lo siguiente: Un 30%
de los pupitres de diferentes instituciones educativas se encuentran en
condiciones críticas por la presencia de bordes filosos, mesas deterioradas, tubos
mal soldados y ángulos de inclinación inadecuados. El 60% de los estudiantes
consideran que los pupitres actuales son deficientes e incómodos por diversas
razones, como el espacio reducido entre la silla y la mesa, la dureza del espaldar y
el asiento lo cual provoca dolores muscularse en diferentes partes del cuerpo del
estudiante. Los pupitres actuales no se ajustan a las dimensiones antropométricas
de los estudiantes, por lo cual favorecen a la adopción de malas posturas y sus
posteriores dañinas consecuencias. El prototipo fabricado favorecerá a los
estudiantes a la adaptación de correctas posturas gracias a la implementación de
un regulador de alturas y ángulos de inclinación adecuados. El pupitre propuesto
es superior al actual desde el punto de vista ergonómico y estético. Es muy
versátil debido a que puede ser usado favorablemente tanto por zurdos como por
diestros.
REFERENCIAS
• https://terzettoinmobiliaria.com/2013/08/propiedades-fisicas-y-mecanicas-
de-la-madera/
• https://sites.google.com/site/tecnologiadelamadera/propiedades-fisicas
• https://www.maderasmedina.com/fichas-propiedades/madera-de-
coniferas/abeto.html
• https://www.maderapedia.com/madera/propiedades_quimica_de_la_mader
a.html
• https://www.cofloor.es/propiedades-de-la-madera-de-cerezo/
• https://www.quiminet.com/articulos/que-es-el-cloruro-de-polivinilo-pvc-
4444.htm
• https://www.textoscientificos.com/polimeros/nylon
• https://www.quiminet.com/articulos/todo-sobre-el-poliestireno-3337.htm
• https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn110.html
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competitividad empresarial. Recuperado de:
https://es.slideshare.net/Ihobe/durabilidad-de-producto-un-nuevo-factor-de-
competitividad-empresarial
• https://www.bing.com/search?q=que+son+el+costo+de+mi+producto&form=
EDGSPH&mkt=es-
mx&httpsmsn=1&msnews=1&plvar=0&refig=00c90352ffec4ef19ec2ae6e26f
dcc34&PC=HCTS&sp=3&qs=HS&sk=PRES1HS2&sc=5-
0&cvid=00c90352ffec4ef19ec2ae6e26fdcc34&cc=MX&setlang=es-MX#
• Aluminio 6061. Gabrian. Recuperado de
https://www.gabrian.com/es/aluminio-6061-conozca-sus-propiedades-y-
usos/
ANEXO1
Características del acero Inoxidable
Anexo 2. Cronograma
Anexo 3. Boceto
ACTIVIDADES/SEMANA1 2 3 4 5 6 7 8 9
PLANTEAR EL PROBLEMA
DISEÑO DEL BOCETO
DESARROLLO DE MARCO DE
REFERENCIA
REALIZAR MARCO TEORICO
PLANTEAR METODOLOGIA
ANALISIS DE RESULTADOS
DISEÑO Y FABRICACION DEL
PROTOTIPO
ENTREGA Y PRESENTACION DE
INVETIGACION Y PROTOTIPO