Universidad Nacional Autónoma de México
Centro de Nanociencias y Nanotecnología
Licenciatura en Nanotecnología
Máquina de GoldbergReporte Final
Asignatura
Taller de Diseño
Profesora
Teresa Martínez Martínez
Equipo
Naranja Mecánica
Arteaga Morales Aldo
Cruz Ramírez Omar Ulises
Galván y García Santiago
Huerta Salcedo Juan Antonio
Maciel García Glen Isaac
Grupo 401
Ensenada, Baja California, Junio de 2017
Introducción
Rube Goldberg fue un caricaturista dedicado a realizar dibujos animados relativos a
enrevesadas máquinas que ofrecían métodos extremadamente complejos para lograr
tareas cotidianas, tales como limpiarse la boca con una servilleta o rascarse la espalda.
De manera contraria a lo que se podría pensar, Goldberg no estudió arte o alguna otra
carrera relacionada al dibujo; se graduó como ingeniero en la Universidad de California
en Berkeley, lo cual explica en gran parte el porqué de sus dibujos basados en diferentes
invenciones y mecanismos.
Su fama dio inicio cuando comenzó a trabajar para las publicaciones de Hearst,
un conglomerado neoyorquino de medios de comunicación e información comercial. Su
exitosa trayectoria está reflejada en los dibujos animados que realizó, los cuales se
estiman son alrededor de 50,000 y le permitieron obtener diversos reconocimientos,
entre los cuales destaca el premio al periodismo impreso Pulitzer.
Inspirada en este legado de la invención y el arte, una máquina de Golberg puede
definirse, de acuerdo con el diccionario Webster's New World, como una cómica y
complicada invención elaborada de manera laboriosa para realizar una operación simple.
Para poder efectuar su operación final, ésta máquina conjunta varios pasos y
mecanismos, tales como canicas rodantes, piezas de dominó cayendo de manera sucesiva,
engranajes, poleas, automóviles rodando en planos inclinados, entre muchos otros. Este
conjunto de mecanismos y pasos conectados entre sí, dan inicio a una reacción en cadena
que culmina en una tarea sencilla.
La elaboración de una máquina de Goldberg es un claro ejemplo de un proceso
que permite desarrollar habilidades de diseño para la elaboración de mecanismos
funcionales que sean capaces de cumplir con una tarea determinada y da pie al análisis y
la aplicación de distintos conceptos físicos. Así mismo, este proceso se integra de
distintas etapas, tales como el planteamiento de un problema, la recopilación y análisis
de información relevante para la resolución de dicha problemática, la generación de
posibles soluciones, el análisis y la selección de una solución, así como su prueba e
implementación.
En este sentido, la máquina de Golberg que se presenta en este trabajo se elaboró
a partir de la definición de dos aspectos importantes; la tarea final a realizar por la
máquina y la temática en la que se basaría su diseño, el resto del proceso de elaboración
se describirá a detalle más adelante.
La tarea final que realizaría la máquina se escogió de manera colectiva y consistió
en abrir una botella de refresco. El segundo aspecto, que corresponde a la temática, se
definió por los miembros del equipo y está fundada en la película La naranja mecánica.
La naranja mecánica es un libro escrito por Anthony Burgess en 1962 y
posteriormente fue adaptado al cine por el famoso director Stanley Kubrick. Ambas
obras retratan la historia de Alex, un muchacho violento que tiene una pasión por
Beethoven, las peleas y las violaciones. Después de cometer un homicidio, es enviado a
la cárcel, donde es sujeto a condicionamiento clásico para quitarle lo violento mediante
la sobreexposición a imágenes agresivas y a su música favorita; la novena sinfonía de
Beethoven.
Diseño y construcción de la Máquina de Goldberg
La construcción de la máquina constituyó un proceso de básicamente de siete
fases. En la primera fase se diseñó y armó la base de la máquina, esta base está
conformada por cuatro niveles dispuestos en una columna central, y en cada nivel se
colocaron los distintos mecanismos.
La siguientes cuatro fases posteriores hacen referencia al diseño, armado, y
ensamblado de cada uno de los mecanismos requeridos para la realización de la tarea
final en los cuatro niveles de la máquina.
Tras la conexión de los mecanismos en cada uno de los cuatro niveles, se procedió
a diseñar y construir los mecanismos finales destinados a realizar la tarea final. En este
caso, se emplearon un motor de licuadora, un sistema de engranes, un sistema de poleas,
una compuerta que conforma un plano inclinado y una palanca. Este proceso constituye
una sexta fase.
Finalmente, en la séptima fase se procedió a pintar y decorar cada nivel dela
máquina y a realizar correcciones para su adecuado funcionamiento. A continuación, se
describe e ilustra cada fase del diseño y construcción de la máquina.
Base de la Máquina
La base de la máquina posee una columna en su centro y en ella están dispuestos
cuatro niveles o pisos colocados a una misma distancia. A continuación, se presentan
ilustraciones del proceso de su construcción, de su diseño y un esquema con sus medidas
correspondientes.
Construcción de la Base
Diseño de la Base
184
0
910
339
,49
343
3
43
343
3
61,5
1
379,60
35,
36
119
,14
Base Máquina CompletaPESO:
A4
HOJA 1 DE 1ESCALA:1:20
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
Primer Nivel
En el primer nivel se colocó el primer paso que permite la activación de la
máquina. Este es un dispensador de canicas bloqueado por una placa de metal. Cuando
se retira esta placa, el dispensador libera canicas que caen a través de un plano inclinado
en una caja. Esta caja se encuentra conectada mediante un hilo a una pequeña cubeta y
está dispuesta en una polea. Por el peso de las canicas, la caja desciende y mediante la
polea, la cubeta libera en un embudo una canica. Esta canica a su vez, activa una ratonera
que funciona como una palanca y jala una cuerda, dispuesta en otra polea. Este último
paso activa los mecanismos del segundo nivel.
A continuación, se presentan ilustraciones de la construcción, el ensamble y el
diseño de los mecanismos empleados en el primer nivel. También se incluyen sus
respectivos esquemas.
Construcción y ensamble de mecanismos
Diseño de los mecanismos
Dispensador de canicas, polea y plano inclinado
Trampa de ratón
Nivel Terminado
100
45°
518,50
250
215,21 47,82 1
27
R VERDADERO25,40
38,
10
38,36
50,80
101,60
101,60
228,60
38,10
19,05
228,60
60
405
405 50
50
C
2 31 4
B
A
D
E
F
Esquema Ensamblaje Tercer MecanismoPESO:
A4
HOJA1 DE 1ESCALA:1:1
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR YROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
5
70 9,34
2,81
10,
36
35
40
70
47,
18
7,8
0
50
24,18
Trampa ratónPESO:
A2
HOJA 1 DE 1ESCALA:2:1
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
Segundo Nivel
En el segundo nivel se colocó un pequeño carro atado con la cuerda a la ratonera
del primer piso. Una vez activada la ratonera, ésta jalaba el carro y lo movía dentro de
un pequeño riel. El carro portaba una pequeña placa de madera que movía una palanca
dispuesta sobre un pequeño puente. Una vez que la placa del carro ejercía fuerza en la
palanca, ésta empujó una pieza de dominó, activando una reacción de cadena en varias
piezas dispuestas que finalmente, movían una canica.
La canica, empujada por las piezas de dominó, caía sobre un plano inclinado y
volvía a activar una reacción en cadena en piezas de dominó. La última pieza de este
segundo conjunto, ejerció fuerza sobre una segunda palanca dispuesta de manea vertical.
En su extremo superior, la palanca poseía una placa de cartón que bloqueaba la caída de
una canica en plano inclinado. Esta última canica se liberaba en una manguera que
desembocaba en una última canica de metal, la cual activaba los mecanismos del tercer
piso.
A continuación, se presentan ilustraciones de la construcción, el ensamble y el
diseño de los mecanismos empleados en el segundo nivel. También se incluyen sus
respectivos esquemas.
Construcción y ensamble de mecanismos
Diseño de los mecanismos
Polea y carro
Palanca y dominós
Palanca y plano inclinado
Nivel terminado
254,82
96,
63
170,29
289
,88
254,82
17,62 8,49
23,49 25,13
57,
18
60
40 170 40
10 3
1
42
10
15
63
10 60
270
21
Séptimo Mecanismo DominoPESO:
A3
HOJA 1 DE 1ESCALA:1:2
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
500
70
200
60 1
14,7
5
R VERDADERO13
391
,50
455
391,50
455
10
53,57
70
176,78
Noveno MecanismoPESO:
A4
HOJA 1 DE 1ESCALA:1:10
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
Tercer Nivel
La canica de metal liberada en el segundo nivel constituye el primer paso para la
activación de los mecanismos en el tercer nivel. En el tercer nivel la canica de metal caía
por una serie planos inclinados y finalmente era dirigida hacia el extremo de una palanca
con forma de bastón. Una vez que la canica pesada de metal ejercía fuerza sobre un
extremo de la palanca, el otro extremo empujaba un balín que se encargaba de activar
un cañón de Gauss. Este cañón está compuesto por una sucesión de imanes que
magnéticamente impulsan un último balín.
Este último balín procedió a activar el ultimo mecanismo del nivel, el cual
consistió en una serie de fichas de dominó atadas a pequeñas placas de madera que
obstruían la caída de canicas en planos inclinados. Una vez que el balín impulsado por el
cañón de Gauss empujaba el primer dominó, se liberaron de manera sucesiva las canicas;
la última canica de este mecanismo activó a su vez los mecanismos del siguiente piso.
A continuación, se presentan ilustraciones de la construcción, el ensamble y el
diseño de los mecanismos empleados en el tercer nivel. También se incluyen sus
respectivos esquemas.
Construcción y ensamble de mecanismos
Diseño de los mecanismos
Palanca en forma de bastón
Cañón de Gauss
Planos inclinados
Nivel terminado
30
23,
13 R11,25
R3,89
17,77
8,3
1
4
11 R7,50
30
15
Octavo MecanismoPESO:
A3
HOJA 1 DE 1ESCALA:1:1
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
390
26
95 95 95 15 10 5 5
26
16
cañon gaussPESO:
A3
HOJA 1 DE 1ESCALA:1:2
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
15
20
10,8
1R VERDADERO1,25
31,65
3
Esquema Cuarto MecanismoPESO:
A3
HOJA 1 DE 1ESCALA:1:5
N.º DE DIBUJO
TÍTULO:
REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA
MATERIAL:
FECHAFIRMANOMBRE
REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS
ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:
CALID.
FABR.
APROB.
VERIF.
DIBUJ.
Cuarto Nivel
La canica liberada en el tercer nivel constituye el primer paso para la activación
de los mecanismos del cuarto nivel. Esta canica cae sobre un interruptor, activándolo y
enciendo de esta forma un motor. El motor a su vez, mueve un bastón que empuja en un
plano horizontal una canica. La canica cae en una serie de tubos inclinados que la
conducen a una caída libre en el piso de la máquina, activando los últimos mecanismos.
A continuación, se presenta una ilustración de este mecanismo y paso, así como
su respectivo esquema.
Diseño de los mecanismos
Piso terminado
25 c
m5 cm
80 cm
30 cm
<COMPANY NAME>
SCALE:1:5
SIZE DWG. NO.
AREV.
MATERIAL
FINISH
--
--
DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION
USED ONNEXT ASSY
DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL
NAME DATE
DRAWN
CHECKED
ENG APPR.
MFG APPR.
Q.A.
SHEET 1 OF 1WEIGHT:
COMMENTS:
THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.
PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
Mecanismos Finales
La canica empujada por el motor del cuarto nivel activó la última serie de
mecanismos de la máquina. Esta canica, cayó por un tubo vertical que en su extremo
inferior tenía instalado un interruptor. Este interruptor permitió prender un motor de
licuadora conectado a una serie de engranes. Este sistema de engranes actuó como
reductor de velocidad para jalar de una manera menos abrupta una cuerda.
Esta cuerda estaba dispuesta en un sistema de poleas y al ser jalada, permitió
abrir una compuerta colocada de tal forma que constituyera un plano inclinado. La
compuerta liberaba una pesada pelota de madera, la cual caía a través de un tubo de
manera libre y accionaba una palanca, en cuyo extremo estaba un destapador de botella.
La botella de refresco se colocó de tal forma que, al caer la pelota y activar la palanca, el
destapador pudiera realizar la tarea final.
A continuación, se presenta una ilustración de estos mecanismos, así como sus
diseños y respectivos esquemas.
Fotografía de los mecanismos
Motor de la licuadora, sistema de engranes y polea
Polea, plano inclinado, compuerta, tubo para caída libre de la pelota y palanca
con destapador
Diseño de los mecanismos
Licuadora y engranes
Compuerta - plano inclinado
Palanca con destapador
25 cm
75 c
m6.
5 cm
<COMPANY NAME>
SCALE:1:2
SIZE DWG. NO.
AREV.
MATERIAL
FINISH
--
--
DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION
USED ONNEXT ASSY
DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL
NAME DATE
DRAWN
CHECKED
ENG APPR.
MFG APPR.
Q.A.
SHEET 1 OF 1WEIGHT:
COMMENTS:
THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.
PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
12 c
m
10 cm<COMPANY NAME>
SCALE:1:2
SIZE DWG. NO.
AREV.
MATERIAL
FINISH
--
--
DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION
USED ONNEXT ASSY
DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL
NAME DATE
DRAWN
CHECKED
ENG APPR.
MFG APPR.
Q.A.
SHEET 1 OF 1WEIGHT:
COMMENTS:
THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.
PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
20 cm
45 cm
18 cm
28 c
m4 cm
6 cm
<COMPANY NAME>
SCALE:1:5
SIZE DWG. NO.
AREV.
MATERIAL
FINISH
--
--
DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION
USED ONNEXT ASSY
DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL
NAME DATE
DRAWN
CHECKED
ENG APPR.
MFG APPR.
Q.A.
SHEET 1 OF 1WEIGHT:
COMMENTS:
THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.
PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL
Decoración de la Máquina
En esta séptima y última fase, se procedió a decorar y a realizar los últimos
arreglos para el óptimo funcionamiento de la máquina. Para la decoración, se procedió a
pintar de naranja los cuatro niveles de la máquina, así como su base. Las columnas, postes
y soportes de la máquina se pintaron de negro. Finalmente, se colocaron bases y marcos
que contenían imágenes alusivas a la película en los diferentes niveles. Así mismo, el
profesor Josecarlos pintó un pene en el tubo negro de la máquina; este dibujo hace
referencia a una escultura que forma parte de una de las escenas más violentas de la
película.
Entre los arreglos finales, se colocaron barreras y redes para que las canicas
empleadas en la máquina no salieran disparadas de ésta. También se colocó papel celofán
transparente en uno de los lados de la máquina para evitar que el viento tirara alguna de
las piezas de domino y activara los mecanismos de la máquina.
A continuación, se muestran ilustraciones de la máquina terminada.
Finalmente, cabe mencionar que el desarrollo de este proyecto nos permitió
adquirir distintas habilidades, tales como el manejo de diversas máquinas y herramientas
para el maquinado de distintas piezas, aplicar conceptos físicos en situaciones reales,
optimizar materiales, aplicar distintos métodos y aportar diversas perspectivas en la
resolución de problemas concretos. También ganamos el trofeo al primer lugar, cinco
tablets, quinientos pesos y diplomas por ser el equipo más subordinado, ya que no éramos
capaces de instalar un mecanismo o modificar un paso sin la previa autorización de
nuestro compañero Aldo, capitán y Taishō de nuestro equipo.