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LOS PROBLEMAS DE DISEÑO EN INGENIERÍA:

CONCEPTO Y FORMULACIÓN

NELSON VÍLCHEZ.

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL CENTROCOORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

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- EDUCACIÓN FORMAL Y FORMULACIÓN DE PROBLEMAS

- SENSIBILIDAD DE LA CALIDAD DE LAS SOLUCIONES RESPECTO A LA FORMULACION DEL PROBLEMA

- FORMULACIÓN: UNIVERSO DE BÚSQUEDA DE DE SOLUCIONES

- FORMULACIÓN DE PROBLEMAS Y METODOLOGIA DE DISEÑO (INTEGRACIÓN).

INTRODUCCIÓN

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INTRODUCCIÓNN

EC

ES

IDA

D I

NS

ATIS

FEC

HA

PROBLEMA 1

PROBLEMA 2

PROBLEMA N

•• •

••

•• ••

•• •

••

•• ••

•• ••

••• •

•

• •

•• •

•

SOLUCIONES

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*DESARROLLAR NUEVO PRODUCTO PARTIENDO DE NECESIDAD INSATISFECHA.

SEÑALAR VIAS PARA ESTRUCTURAR FORMULACIONESÓPTIMAS EN EL CONTEXTO DEL

DISEÑO CONCEPTUAL*

OBJETIVO DEL TRABAJO

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DEFINICION OPERATIVA

CONCEPTO DE PROBLEMA DEDISEÑO EN INGENIERÍA

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NECESIDAD INSATISFECHA

INDENTIFICAR SISTEMA A

CREAR SISTEMA B

NECESIDAD SATISFECHA

AFECTAR SISTEMA A

SISTEMA A SISTEMA B

SIS

TEM

A

AM

BIE

NTA

L

DEFINICION OPERATIVA

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VARIABLES FUNDAMENTALES

ASPECTOS IDENTIFICABLES EN TODOS LOS PROBLEMAS

DE DISEÑO.

ENFOQUE CONCEPTUAL

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E.I.S.B. Estado inicial sistema básico

E.F.S.B. Estado final sistema básico.

S. a D. Sistema a diseñar (B)

S.A. Sistema ambiental

S.B. Sistema básico (A)

VARIABLES FUNDAMENTALES

ABREVIATURA DENOMINACIÓN

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LIMITACIONES DEVARIABLES FUNDAMENTALES

DESCRIPCIONES O VALORESQUE PERMITEN IDENTIFICAR

DICHAS VARIABLES(EJEMPLO SEGUIDAMENTE)

ENFOQUE CONCEPTUAL

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Deformados

Rectos

Máquina

Taller de servicio.

Ejes bombas pozos profundos

E.I.S.B.

E.F.S.B.

S. a D.

S.A.

S.B.

LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES

(EJEMPLO)

Limitaciones

Diseñar una máquina para enderezar ejes de bombas de pozos profundos en

taller de servicio

V.F

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- Indican sistemas involucrados y función de máquina a diseñar

- Crean universo de soluciones permitidas o deseadas

- Dejan fuera de consideración gran número de opciones de soluciones

- Describen solución de manera generalizada

- Definen problema específico que se intenta resolver.

LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES(IMPORTANCIA)

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LIMITACIONES DEVARIABLES FUNDAMENTALES

INCLUIR LA CANTIDAD ÓPTIMA DE INFORMACIÓN PARA ANALIZAR Y

COMPARAR FORMULACIONES

DEFINICIÓN PRECISA

(EJEMPLOS, A CONTINUACIÓN)

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Deformados

RectosMáquina de bajo costo

Taller de servicio

E.I.S.B.

E.F.S.B.S. a D.

S.A.

S.B.Ejes bombas de acero inoxidable

de pozos profundos

LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES

(MUCHOS DETALLES)

Limitaciones

Diseñar una máquina de bajo costo para enderezar ejes de acero inoxidable de bombas

de pozos profundos en taller de servicios

V.F.

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Deformados

Rectos

Máquina

Taller de servicio

Ejes

E.I.S.B.

E.F.S.B.

S. a D.

S.A.

S.B.

LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES(POCOS DETALLES)

Limitaciones

Diseñar una máquina para enderezar ejesen taller de servicio

V.F.

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E.I.S.B.Con conocimiento impreciso del

flujo de agua

E.F.S.B.Con conocimiento más preciso

delflujo de agua

S.B. Operador

LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES(EXPLÍCITAS Y TÁCITAS, Ejemplo)

Limitaciones

Diseñar un sistema para medir el flujo de salida en una planta de tratamiento de agua

V.F.

S. a D.

S.A.

Sistema para medir flujo de salida

Planta de tratamiento

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AMPLITUD FORMULACIÓNDE UN PROBLEMA

CONCEPTOCANTIDAD DE SOLUCIONES INCLUIDAS

EN FORMULACIÓN DE PROBLEMA

EJEMPLO“SISTEMA PARA CONSERVAR ALIMENTOS”

INCLUYE MÁS SOLUCIONES QUE“NEVERA DOMÉSTICA”.

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Mantiene el S.B. en unestado determinado.

Cambia el S.B. de unestado a otro

TRANSFORMADOR

ESTABILIZADOR

CLASIFICACIONSISTEMAS A DISEÑAR

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- ESTABILIZAR S.B. EN ESTADOS ÚTILES

- TRANSFORMAR S.B. PARA ALCANZARESTADOS ÚTILES

ESTADOS ÚTILES DELSISTEMA BÁSISO

CONCEPTO

CONDICIONES DEL S.B. QUE PERMITENUTILIZARLO PARA SATISFACIÓN DE

NECESIDADES HUMANAS

OBJETIVOSDEL PROCESO PRINCIPAL

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Estados anterioresAntes de interacciónentre S.B. y el S. a D.

Después de interacciónS.B. y el S. a D.Estados posteriores

DEFINICIÓNESTADOS SUCESIVOSDEL SISTEMA BÁSICO

Inicio interacciónS.B. y el S. a D.

Estado inicial

Estado finalFin interacciónS.B. y el S. a D.

Estados intermediosDurante interacción

S.B. y el S. a D.

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ESTADOS SUCESIVOS DELSISTEMA BÁSICO

DIFERENTES CONDICIONES POR LASCUALES PASA EL SISTAMA BÁSICO.

CONCEPTO

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Pieza estampadaa temperatura

ambiente

Pieza estampadacaliente

Trozo cilíndrico atemperatura

ambiente

Barra cilíndrica

Trozo cilíndrico atemperatura de

estampado

Estado inicial

DESCRIPCIÓNESTADOS

Estado final

Estadointermedi

o

Estado anterior

Estado posterior

ES

TA

DO

S S

UC

ES

IVO

S D

EL

SIS

TEM

AB

ÁS

ICO

(EJE

MP

LO

) DISEÑAR UN SISTEMA PARA ESTAMPAR, A PARTIR DE

TROZOS CILÍNDRICOS, PIEZAS DE BRONCE EN LA EMPRESA X

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ESTADOS DE EQUILIBRIO DELSISTEMA BÁSICO

CONCEPTO

DESPUÉS DE FINALIZAR EL PROCESO PRINCIPAL, SISTEMA BÁSICO PERMANECE ESTABLE

AL INTERACTUAR CON EL AMBIENTE

ESTADOS DE EQUILIBRIOY ESTADOS ÚTILES

SE ESTUDIARÁN SEGUIDAMENTE LAS RELACIONESENTRE ESTOS ESTADOS DEL SISTEMA BÁSICO.

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RUPTURA VÍNCULOSENTRE S.B. y S. a D

NUEVOS VÍNCULOSENTRE S.B. y S.A.

SISTEMA BÁSICOALCANZA

ESTADO FINAL

FIN DE PROCESOPRINCIPAL

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SISTEMA BÁSICO NOPERMANECE EN ESTADO

FINAL

SISTEMA BÁSICO ENDESEQUILIBRIO CON SU

AMBIENTE

S.B BÁSICO PASA DE FORMANATURAL AL ESTADO ÚTIL

SISTEMA BÁSICOPERMANECE EN ESTADO

FINAL

SISTEMA BÁSICO ENEQUILIBRIO CON SU

AMBIENTE

ESTADO FINAL COINCIDE CON ESTADO ÚTIL

NUEVOS VÍNCULOS DEL S.B.CON EL SISTEMA AMBIENTAL

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FORMULACIÓN DE PROBLEMAS DEDISEÑO

PROCEDIMIENTO

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FORMULACION DE PROBLEMAS DEDISEÑO

- ESTUDIO DE SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

- BÚSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA LA FORMULACIÓN

- SELECCIÓN DE MEJOR FORMULACIÓN

PROCEDIMIENTO

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- NECESIDADES A SATISFACER

- CONJUNTO DE INDIVIDUOS AFECTADOS

- INTERACCIONES ENTRE SISTEMAS QUE DETERMINAN CARENCIAS, MOLESTIAS O

INSATISFACCIONES

- FORMA EN LA CUAL SE ESTÁN SATISFACIENDO PARCIALMENTE NECESIDADES INVOLUCRADAS

- EXIGENCIAS ADICIONALES DE PATROCINANTE.

ESTUDIO DE LA SITUACION PROBLEMATICA

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BÚSQUEDA DE ALTERNATIVASPARA LA FORMULACION

OBTENER VARIAS FORMULACIONES RADICALMENTE

DIFERENTES ENTRE SI.

PROPÓSITO

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1) VARIAS FORMULACIONES

2) LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES

3) CONSISTENCIA DE FORMULACIONES RESPECTO A DEFINICION OPERATIVA

4) INFORMACIÓN SUPERFLUA EN FORMULACIONES

5) NUEVAS FORMULACIONES, CAMBIANDO VARIABLES FUNDAMENTALES.

BUSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA LA FORMULACION

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6) SISTEMA A DISEÑAR: GENÉRICO O MÁS ESPECÍFICO

7) AMPLITUD DE LA FORMULACIÓN

8) SISTEMA A DISEÑAR: ESTABILIZADOR O TRANSFORMADOR

9) ESTADOS DEL SISTEMA BASICO: ÚTILES, SUCESIVOS, DE EQUILIBRIO

BÚSQUEDA DE ALTERNATIVAS PARA LA FORMULACIÓN

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- ELIMINAR FORMULACIONES INCONSISTENTES CON DEFINICIÓN OPERATIVA DE PROBLEMA DISEÑO

- SELECCIONAR FORMULACIÓN QUE MEJOR CONCUERDE CON ESTUDIO DE SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

PROCEDIMIENTO

SELECCIÓN DE LA MEJORFORMULACIÓN

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- DEFINICIÓN OPERATIVA: PODEROSO INSTRUMENTO DE ANALISIS DE FORMULACIONES

CONCLUSIONES - DESCRIPCIÓN GENERALIZADA DE SOLUCIÓN

- UNIVERSO DE SOLUCIONES DEL PROBLEMA

- VARIABLES FUNDAMENTALES Y LIMITACIONES DE VARIABLES FUNDAMENTALES (variables)

- CALIDAD SOLUCIONES: SENSIBLE A FORMULACIÓN ADOPTADA

- SOLUCIÓN ÓPTIMA MUY RELACIONADA CON FORMULACION ADOPTADA.

(ver esquema)

limitacions

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FIN

Inicio

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NECESIDAD INSATISFECHA

INDENTIFICAR SISTEMA A

CREAR SISTEMA B

NECESIDAD SATISFECHA

AFECTAR SISTEMA A

SISTEMA A SISTEMA B

SIS

TEM

A

AM

BIE

NTA

L

DEFINICION OPERATIVA

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DEFINICIÓN OPERATIVA DEPROBLEMA DE DISEÑO MECÁNICO

PROPÓSITO

- EXPLICAR ESTA DEFINICIÓN OPERATIVA

- ANALIZAR IMPLICACIONES DE DICHA DEFINICIÓN